鋁合金液相線半連續(xù)鑄造過程模擬.pdf

1、液相線半連續(xù)鑄造是一種新型的半固態(tài)制漿技術，即將合金熔體冷卻至液相線溫度附近保溫一段時間，等熔體內(nèi)部出現(xiàn)部分形核后進行半連續(xù)鑄造，獲得細小的非枝晶組織，以適合于半固態(tài)成形。本文利用數(shù)值模擬的方法，對液相線半連續(xù)鑄造過程進行了模擬，模擬過程利用商業(yè)軟件AnyCasting完成。 根據(jù)半連續(xù)鑄造過程的求解條件建立了數(shù)學模型。計算區(qū)域取Ф160×200mm的圓柱體，采用直角坐標系，在X、Y、Z坐標軸上單位長度取1×1×1mm。

2、 首先對ZL116合金在鑄造速度為120mm/min、冷卻強度為100L/min、澆注溫度分別610℃和680℃的條件下的半連續(xù)鑄造過程進行了模擬，得到了不同澆注溫度下的溫度場和微觀組織。通過液相線(610℃)和常規(guī)(680℃)半連續(xù)鑄造的微觀組織對比可以看出，液相線澆注獲得的鑄錠組織均勻、細小，鑄錠內(nèi)部平均晶粒尺寸約為0.265mm，而常規(guī)鑄造所得鑄錠的組織粗大且不均勻，鑄錠中心平均晶粒尺寸約為0.368mm，由此可以看出液相線鑄造的

3、優(yōu)越性。另外，還對液相線澆注所得鑄錠的機械性能進行了預測，并將模擬結果與相同鑄造條件下實驗所得鑄錠的機械性能進行了對比，證明了模擬結果的可靠性。為了確定模型對不同合金的適用性，還對ZL201合金的液相線半連續(xù)鑄造過程進行了模擬，得到鑄錠內(nèi)部晶粒尺寸的平均值約為0.15mm，相同鑄造工藝參數(shù)下實驗所得鑄錠的晶粒尺寸平均值約為0.13mm，對比可以看出，此模型對不同的鋁合金同樣適用。 利用建立的模型模擬了ZL116合金在7個不同鑄造

4、工藝參數(shù)下的半連續(xù)鑄造過程，通過對溫度場、晶粒密度、晶粒尺寸等模擬結果進行對比分析，總結出了鑄造速度、澆注溫度以及冷卻強度對溫度場、鑄錠的晶粒密度以及晶粒尺寸的影響規(guī)律：鑄造速度越小、澆注溫度越低、冷卻強度越大，鑄錠表面和中心部位的溫度也就越低，得到的鑄錠內(nèi)部組織也就越均勻、細密。當澆注溫度為610℃，鑄造速度為120mm/min，水流量為120L/min時，得到的鑄錠內(nèi)部晶粒密度平均值約為108000/cm<'3>，平均晶粒尺寸約為0