鑄造鋁合金顯微氣孔形成的模擬研究.pdf

1、隨著鋁合金鑄件在汽車、航空和其它行業(yè)中應(yīng)用需求的增加，對(duì)它的質(zhì)量和可靠性也提出了更高的要求。通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)鋁合金鑄件中顯微疏松缺陷進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，可以幫助工程技術(shù)人員優(yōu)化工藝和設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品試制周期，提高鑄件質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本論文針對(duì)鋁合金鑄件中顯微疏松的重要組成部分——凝固過(guò)程中氣體析出形成的顯微氣孔開(kāi)展模擬研究，完成的主要工作如下： 本文首先應(yīng)用元胞自動(dòng)機(jī)(Cellular automaton，

2、CA)方法建立氫擴(kuò)散控制氣孔生長(zhǎng)模型，開(kāi)發(fā)了氣孔生長(zhǎng)程序。隨后將氣孔生長(zhǎng)模型與前期工作建立的模擬枝晶和晶粒生長(zhǎng)的CA模型相耦合，開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的程序。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步耦合氣孔和晶核的連續(xù)隨機(jī)形核模型，建立了模擬鋁合金凝固過(guò)程中顯微氣孔形成的顯微氣孔耦合顯微組織模型，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的程序。 應(yīng)用顯微氣孔耦合顯微組織程序?qū)l-7wt％Si合金在凝固過(guò)程中形成的顯微氣孔進(jìn)行了模擬研究，分析了氫初始含量、冷卻速度和變質(zhì)劑對(duì)顯微氣孔形成的體積

3、分?jǐn)?shù)、尺寸分布和形貌的影響。結(jié)果表明，新發(fā)展的顯微氣孔耦合顯微組織模型不僅能模擬出與實(shí)際結(jié)果很相似的顯微組織和顯微氣孔的形貌，而且能夠較合理地模擬預(yù)測(cè)不同的工藝條件對(duì)顯微氣孔形成的影響趨勢(shì)。隨著氫初始含量的增加，顯微氣孔體積分?jǐn)?shù)、平均半徑和最大氣孔半徑均增大；隨著冷卻速度的降低，顯微氣孔體積分?jǐn)?shù)、平均半徑和最大氣孔半徑均增大：添加變質(zhì)劑后，顯微氣孔體積分?jǐn)?shù)、平均半徑和最大氣孔半徑也均增大。 最后，將本文發(fā)展的顯微氣孔耦合枝晶組織