旋管澆注法制備7A09鋁合金半固態(tài)坯料實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、本文通過旋管澆注法制備7A09鋁合金半固態(tài)的技術(shù),成功制得半固態(tài)坯料,通過正交實(shí)驗(yàn),選取了主要影響因素,研究了澆注溫度、鋼管轉(zhuǎn)速、模具預(yù)熱溫度對坯料顯微金相組織的影響,以及通過模擬軟件ProCAST,對實(shí)驗(yàn)建立模型,揭示了實(shí)驗(yàn)參數(shù)對坯料的影響。
　　利用自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置,通過旋管澆注法技術(shù),制備7A09鋁合金半固態(tài)坯料,表明澆注溫度和鋼管轉(zhuǎn)速對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大,模具預(yù)熱溫度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響力較小。以坯料的晶粒的平均直徑為依據(jù),較

2、低的澆注溫度和轉(zhuǎn)速有利于獲得細(xì)小、分布均勻的晶粒的半固態(tài)坯料。澆注溫度過高時(shí),會導(dǎo)致晶粒粗大,形狀各異,澆注溫度過低時(shí),鋁合金熔液流動性能降低,甚至?xí)斐射摴芏氯?。低轉(zhuǎn)速有利于晶核的形成,提高了攪拌效果,轉(zhuǎn)速過高會導(dǎo)致鋼管對鋁合金熔液的冷卻能力增加,也不利于獲得細(xì)小的半固態(tài)組織。
　　實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)澆注溫度、鋼管轉(zhuǎn)速、模具預(yù)熱溫度匹配好時(shí),能得到細(xì)小、較為均勻的半固態(tài)坯料,平均晶粒直徑在100μm左右,最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍為:澆注溫度在

3、660~680℃之間,鋼管轉(zhuǎn)速在0~150r/min之間,模具預(yù)熱溫度200~250℃之間。
　　利用CAE軟件ProCAST針對實(shí)驗(yàn)建立了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了模擬,通過模擬可以觀測到其流場和溫度場變化,本模擬重點(diǎn)研究了正交試驗(yàn)參數(shù)對坯料中心點(diǎn)的凝固時(shí)間的影響。通過模擬發(fā)現(xiàn),模具的預(yù)熱溫度對凝固時(shí)間的影響最大,澆注溫度的影響其次,鋼管轉(zhuǎn)速的影響最小。模具預(yù)熱溫度過高和澆注溫度過高都將導(dǎo)致凝固時(shí)間的延長,不利于坯料組織的平均晶粒尺寸