SiC_p/AZ91D镁基复合材料无熔剂熔炼工艺及数值模拟

发布时间：2020-12-11 12:19

　　众所周知，镁化学性质活泼，在高温尤其是液态下极易发生氧化甚至燃烧而引入杂质。此外，镁合金中氢溶解量较高，在凝固过程中随着温度降低易析出形成气孔，合金件的性能受到严重影响。特别地，在工程材料中用量极大的AZ91D镁合金对显微气孔较为敏感。随着镁合金产业化进程的推进，世界范围内对高纯度、高性能镁合金的需求越来越大。旋转喷吹除气法是目前国内外公认的较优铝合金除氢技术，研究此方法在镁合金中的应用，对提高镁合金质量具有重要的意义。此背景下，本文主要以AZ91D镁合金为实验研究对象，对旋转喷吹惰性气体Ar气除气的过程进行了模拟分析，并对旋转喷吹Ar气工艺对添加SiC颗粒的AZ91D镁基复合材料的影响进行了研究。首先，根据自行设计的旋转喷头及熔炼坩埚，建立二维计算模型，对比分析了不同气流量条件下熔体的流动状态，结合不同气流量下，熔体湍动能、平均速度及速度直方图分析得出：气流量越大，流体湍动越明显，但气流量并不是越大越好，从而确定出本次模拟条件下，合理的气流量范围为135-226L/h。其次，利用三维计算模型，研究了不同旋转速度下，Ar气在熔体中的分布、湍动能、压力场、速度场等基本规律。然后研究了不同... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景和研究目的和意义
    1.2 镁合金熔体净化方法及国内外研究现状
        1.2.1 吸附净化法
        1.2.2 非吸附净化法
        1.2.3 复合净化
    1.3 研究内容
2 镁合金旋转喷吹除气过程的理论分析
    2.1 旋转喷吹的过程分析
    2.2 氢与镁的作用
    2.3 热力学分析
    2.4 旋转喷吹除气净化过程动力学分析
    2.5 Fluent 数值模拟简介
        2.5.1 CFD 软件概述
        2.5.2 FLUENT 软件简介
    本章小结
3 镁合金熔体旋转喷吹过程的数值模拟
    3.1 模型建立
    3.2 数值求解
    3.3 二维模拟结果分析
        3.3.1 吹气孔径的影响
        3.3.2 气流量的影响
    3.4 旋转喷吹的三维模拟
        3.4.1 旋转喷吹速度的影响
        3.4.2 熔池旋转喷吹的流场特征
    本章小结
4 实验过程
    4.1 实验准备
    4.2 实验材料
        4.2.1 碳化硅颗粒
        4.2.2 保护气体
    4.3 实验步骤
        4.3.1 工艺流程
        4.3.2 实验方案
        4.3.3 实验步骤
    4.4 精炼温度、浇注温度等的选择
        4.4.1 精炼温度的选择
        4.4.2 浇注温度的选择
        4.4.3 挤压铸造工艺参数的选择
    4.5 力学性能测试
5 旋转喷吹 SiC/AZ91D 复合材料的组织与性能
    5.1 精炼对精炼的影响
    5.2 不同旋转喷吹工艺对力学性能的影响
    5.3 不同旋转喷吹工艺对显微组织的影响
    5.4 不同旋转喷吹工艺对断口形貌的影响
        5.4.1 断裂机理
        5.4.2 宏观断口形貌分析
6 结论与改进
    6.1 结论
    6.2 改进
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金无熔剂熔炼防燃净化技术研究进展[J]. 穆彦青,靳玉春,黄志伟,侯华.  热加工工艺. 2011(11)
[2]净化处理对Mg-Gd-Y-Zr镁合金耐蚀性的影响（英文）[J]. 王杰,杨院生,童文辉.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(04)
[3]Numerical simulation of standing waves for ultrasonic purification of magnesium alloy melt[J]. 邵志文,乐启炽,崔建忠,张志强.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(S2)
[4]电磁场对AZ80镁合金组织结构的影响[J]. 牛海山.  科技导报. 2010(07)
[5]熔剂净化对Mg-Gd-Y-Zr合金流动性的影响[J]. 黄玉光,吴国华,王玮,侯正全,陈斌,丁文江.  铸造. 2009(02)
[6]AZ91镁合金旋转喷吹除气理论分析及实验研究[J]. 胡中潮,张二林,曾松岩.  中国有色金属学报. 2008(09)
[7]旋转喷吹水模拟镁合金熔体除气[J]. 胡中潮,张二林,曾松岩.  铸造. 2008(09)
[8]铸造用金属液过滤器及其应用[J]. 魏兵,唐一林,祝建勋,张科峰,朱能山,龙礼贤.  铸造技术. 2008(08)
[9]电磁场对镁合金熔体的净化作用[J]. 李英虹,许光明,崔建忠.  轻合金加工技术. 2008(07)
[10]镁合金纯净化研究现状与展望[J]. 孙明,吴国华,王玮,丁文江.  材料导报. 2008(04)

硕士论文
[1]铝合金旋转喷吹及功率超声复合除气过程的计算机模拟[D]. 曾宪龙.哈尔滨理工大学 2014
[2]量子点敏化及磁场作用下染料敏化太阳能电池光电性能的研究[D]. 王菁.天津理工大学 2012
[3]镁合金熔体15kHz超声净化工艺及超声凝固的物理模拟[D]. 张海锋.东北大学 2009
[4]铝合金熔体旋转喷吹除气净化技术的研究[D]. 李杰华.西北工业大学 2006
[5]铝熔体快速定量测氢系统的研究开发及应用[D]. 李西前.华中科技大学 2006
[6]铝熔体除氢的动力学研究[D]. 蒋海霞.哈尔滨工程大学 2004



本文编号：2910511