金屬熔體與基體間界面換熱研究及應用.pdf

1、亞快速凝固技術(shù)由于較小的冷卻速率，相對于快速凝固方法在工業(yè)上具有更廣泛的開發(fā)推廣空間而得到研究者的高度重視。目前亞快速凝固通常使用具有高熱導率金屬作為基體用來生產(chǎn)小尺寸產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量主要依賴于界面?zhèn)鳠?。本文研究了界面凝固各階段的傳熱機制，利用界面液-固接觸狀態(tài)下熱流量大，冷卻速率高這一特性，提出了一種新型亞快速凝固技術(shù)方法——可熔金屬鑄型技術(shù)，全文圍繞這一思路展開討論。
　　為驗證可熔鑄型方法可操作性，首先設(shè)計熔體滴落實驗模擬金屬

2、與基體接觸瞬態(tài)的界面換熱情況，采用基體-熱電偶一體化的T型熱電偶提高分辨率。研究了熔體滴落后20ms內(nèi)界面換熱系數(shù)變化規(guī)律，研究材料包括Al-Cu、Al-Si、Al-Zn以及Al-Mg合金，每組實驗至少操作三次以提高準確性，結(jié)果表明，熔體與基體接觸瞬間界面換熱系數(shù)具有最大值，隨后逐漸降低，界面換熱系數(shù)變化規(guī)律可以用指數(shù)函數(shù)?=1·t-m近似表示。所研究材料中Al-30wt.%Cu與基體接觸瞬間界面換熱系數(shù)最高。
　　其次使用304

3、不銹鋼作為實驗材料制備小型鑄錠，使用Fluent軟件建立簡化模型模擬計算了304不銹鋼在可熔鑄型凝固過程中的液相率和溫度場變化，結(jié)果表明，可熔鑄型在金屬液充型后12.8s開始熔化，此時已經(jīng)形成很薄的一層凝固殼，40s的時候可熔鑄型完全熔化，140s后鑄錠凝固完成，在隨后的時間內(nèi)可熔鑄型始終保持液態(tài)，直到1240s的時候才開始凝固。
　　最后，研究了可熔鑄型方法對M2高速鋼碳化物細化效果。M2高速鋼是用于制作高速切削刀具常用鋼種之一