铸渗法制备蜂窝状ZTAp/高铬铸铁基复合材料的充型凝固过程数值模拟
发布时间：2021-07-21 18:08
用铸渗法制备的ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料是耐磨性能很好的一种耐磨材料,近年来被广泛应用于多种耐磨场合。对其铸造过程进行数值模拟可以有效地预测制备过程中出现的各种缺陷,并优化工艺参数。对铸造过程的数值模拟,以往的研究大都将充型和凝固过程分开计算,或者不考虑充型过程,认为“金属液瞬间充满型腔,初始温度为浇注温度”而直接进行凝固模拟,模拟结果和实际工程问题相差较大。本文首次利用大型通用软件ANSYS中的FLUENT模块对铸渗法制备蜂窝状ZTAp/高铬铸铁基复合材料的充型过程中流场和温度场进行了耦合计算,观察了充型过程中金属液自由表面的分布以及温度场的变化情况,成功预测了充型过程中出现的一些缺陷,优化了浇注速度。结果表明：选择1570℃的浇注温度,0.2 m/s的浇注速度,在本文所设计的浇注系统中进行浇注,可以得到复合完全的铸件,没有浇不足、气孔、缩孔等缺陷出现。在充型过程模拟的基础上,通过接口之间的转换,将充型结束时的温度场计算结果转换成凝固过程的初始温度载荷,加载到ANSYS Mechanical模块中,进行凝固过程热应力的耦合求解,得到了热应力场的分布结果,预测了热裂纹等缺陷,...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１常用的陶瓷颗粒增强金属基复合材料??通过对目前颗粒増强金属基复合材料王业制备方法的综述发现，无压条件下??
在铸型、铸件ｔｕ及预制体之间的传递不会中断。本文采用交错网格技术来离散整??个计算域，计算时压力、温度、体积分数等变量布置在单元的中也，各变量在网??格中布置如图２－１所示：??个??Ｙ?Ｗ?Ｄ＊?ｅ??Ｖ￣￣??图２－１?Ｈ维交错网格??对于Ｈ维网格，Ｗ、ｅ?（左、右面中也、）布置Ｘ方向速度Ｕ；?ｎ、Ｓ?（上、下??面中也）储存ｙ方向速度Ｖ；?ｔ、ｂ?（前、后面中屯）储存Ｚ方向速度Ｗ；?Ｐ?（网??格中也）布置压力、媪度、体积分数值，如图２－２所示。??巧巧读巧远养?巧Ａ?／奇?巧肤巧?韦滅??己，Ｍ?；?１?１?Ｉ?，?、１?＇?；?Ｉ?－－????■???Ｊ；ｊ＿?：…?…—??，．＾Ｘ－，?—＿ＪＬ?一已左？．４３一＂＾＋＾??Ｌ二?Ｊ?ｔ＇Ｃ?一‘；■一?＂’山‘丰＇；６?一Ｉ?—?——－Ｕ?—??？；???Ａ?ｉ????或?－ｉ—、．—??ＦＡ?■?Ｆ?＼?．?．．Ｊ—一??Ｌ－Ｕ?－－?ｒ—??脚、脚、?＼?＼??控制條?控制㈱??图２－２?Ｈ维针算区域离散网格在两个方向上的投影??２．对控制方程的离散??对于所有的流体流动的控制方程，无论是连续性方程、动量方程，还是能量??方程，都可Ｗ写成２－１形式的通用形式。??本文属于瞬态问题，在用有限体积法求解时，在将控制方程对控制体积进行??空间积分的同时
氧化锅质量分数为８２％。此复相陶瓷颗粒既保留了氧化铅的高硬度又改善??了氧化锅的强脆性，可Ｗ满足高耐磨性能的要求。本文所用的ＺＴＡ陶瓷颗粒是从??山东姪苑新材料科技股份有限公司购入的，其宏观形貌照片如图３－１所示。??图３－１?ＺＴＡ陶瓷颗粒宏观形貌??２．
【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能[J]. 郑开宏,赵散梅,王娟,陈亮,李林. 铸造. 2012(02)
[2]基于ANSYS的铸造过程热应力双向耦合模拟[J]. 傅显钧,廖敦明,周建新,陈涛. 铸造. 2011(11)
[3]不同温度场数值模拟中潜热的处理方式[J]. 高翔. 新疆有色金属. 2011(S1)
[4]铸钢后桥V法铸造数值模拟及工艺优化[J]. 米国发,陈立林,南红艳. 热加工工艺. 2011(01)
[5]数值模拟技术在铸造工艺中的应用[J]. 杨军,艾秀兰,李宝治. 大连交通大学学报. 2009(04)
[6]台车车轮铸造工艺的数值模拟及优化[J]. 李安铭,王海瑞,王锦永. 铸造. 2009(06)
[7]箱体低压铸造过程的数值模拟[J]. 刘娟妮,王智民,张兵宪. 模具工业. 2009(05)
[8]大型导向叶片铸钢件的数值模拟与工艺优化[J]. 米国发,王锦永. 铸造技术. 2009(05)
[9]浅谈铸造过程应力的数值模拟[J]. 赵建华,许鹏飞,韩征权. 铸造设备与工艺. 2009(02)
[10]摩托车减震筒金属型铸造充型凝固过程数值模拟[J]. 杨仁康,姚三九,毛礼亮,栗重浩. 铸造. 2009(04)
硕士论文
[1]ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料的磨损性能研究[D]. 王瑞.华南理工大学 2013
[2]陶瓷颗粒增强高铬铸铁基表层复合材料的制备与磨损性能研究[D]. 赵散梅.中南大学 2012
[3]基于FLUENT的铸件充型凝固过程数值模拟[D]. 宇文晅晅.天津理工大学 2012
[4]基于ANSYS的铸件充型凝固过程数值模拟[D]. 金常忠.天津理工大学 2011
[5]轧机机架水玻璃砂型铸造过程数值模拟研究[D]. 余军.中南大学 2010
[6]铸造数值模拟技术及其在典型铸钢件中的应用[D]. 王世滨.哈尔滨工程大学 2008
[7]铸件流场与温度场耦合计算的数值模拟研究[D]. 齐慧.四川大学 2002
本文编号：3295517
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１常用的陶瓷颗粒增强金属基复合材料??通过对目前颗粒増强金属基复合材料王业制备方法的综述发现，无压条件下??
在铸型、铸件ｔｕ及预制体之间的传递不会中断。本文采用交错网格技术来离散整??个计算域，计算时压力、温度、体积分数等变量布置在单元的中也，各变量在网??格中布置如图２－１所示：??个??Ｙ?Ｗ?Ｄ＊?ｅ??Ｖ￣￣??图２－１?Ｈ维交错网格??对于Ｈ维网格，Ｗ、ｅ?（左、右面中也、）布置Ｘ方向速度Ｕ；?ｎ、Ｓ?（上、下??面中也）储存ｙ方向速度Ｖ；?ｔ、ｂ?（前、后面中屯）储存Ｚ方向速度Ｗ；?Ｐ?（网??格中也）布置压力、媪度、体积分数值，如图２－２所示。??巧巧读巧远养?巧Ａ?／奇?巧肤巧?韦滅??己，Ｍ?；?１?１?Ｉ?，?、１?＇?；?Ｉ?－－????■???Ｊ；ｊ＿?：…?…—??，．＾Ｘ－，?—＿ＪＬ?一已左？．４３一＂＾＋＾??Ｌ二?Ｊ?ｔ＇Ｃ?一‘；■一?＂’山‘丰＇；６?一Ｉ?—?——－Ｕ?—??？；???Ａ?ｉ????或?－ｉ—、．—??ＦＡ?■?Ｆ?＼?．?．．Ｊ—一??Ｌ－Ｕ?－－?ｒ—??脚、脚、?＼?＼??控制條?控制㈱??图２－２?Ｈ维针算区域离散网格在两个方向上的投影??２．对控制方程的离散??对于所有的流体流动的控制方程，无论是连续性方程、动量方程，还是能量??方程，都可Ｗ写成２－１形式的通用形式。??本文属于瞬态问题，在用有限体积法求解时，在将控制方程对控制体积进行??空间积分的同时
氧化锅质量分数为８２％。此复相陶瓷颗粒既保留了氧化铅的高硬度又改善??了氧化锅的强脆性，可Ｗ满足高耐磨性能的要求。本文所用的ＺＴＡ陶瓷颗粒是从??山东姪苑新材料科技股份有限公司购入的，其宏观形貌照片如图３－１所示。??图３－１?ＺＴＡ陶瓷颗粒宏观形貌??２．
【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能[J]. 郑开宏,赵散梅,王娟,陈亮,李林. 铸造. 2012(02)
[2]基于ANSYS的铸造过程热应力双向耦合模拟[J]. 傅显钧,廖敦明,周建新,陈涛. 铸造. 2011(11)
[3]不同温度场数值模拟中潜热的处理方式[J]. 高翔. 新疆有色金属. 2011(S1)
[4]铸钢后桥V法铸造数值模拟及工艺优化[J]. 米国发,陈立林,南红艳. 热加工工艺. 2011(01)
[5]数值模拟技术在铸造工艺中的应用[J]. 杨军,艾秀兰,李宝治. 大连交通大学学报. 2009(04)
[6]台车车轮铸造工艺的数值模拟及优化[J]. 李安铭,王海瑞,王锦永. 铸造. 2009(06)
[7]箱体低压铸造过程的数值模拟[J]. 刘娟妮,王智民,张兵宪. 模具工业. 2009(05)
[8]大型导向叶片铸钢件的数值模拟与工艺优化[J]. 米国发,王锦永. 铸造技术. 2009(05)
[9]浅谈铸造过程应力的数值模拟[J]. 赵建华,许鹏飞,韩征权. 铸造设备与工艺. 2009(02)
[10]摩托车减震筒金属型铸造充型凝固过程数值模拟[J]. 杨仁康,姚三九,毛礼亮,栗重浩. 铸造. 2009(04)
硕士论文
[1]ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料的磨损性能研究[D]. 王瑞.华南理工大学 2013
[2]陶瓷颗粒增强高铬铸铁基表层复合材料的制备与磨损性能研究[D]. 赵散梅.中南大学 2012
[3]基于FLUENT的铸件充型凝固过程数值模拟[D]. 宇文晅晅.天津理工大学 2012
[4]基于ANSYS的铸件充型凝固过程数值模拟[D]. 金常忠.天津理工大学 2011
[5]轧机机架水玻璃砂型铸造过程数值模拟研究[D]. 余军.中南大学 2010
[6]铸造数值模拟技术及其在典型铸钢件中的应用[D]. 王世滨.哈尔滨工程大学 2008
[7]铸件流场与温度场耦合计算的数值模拟研究[D]. 齐慧.四川大学 2002
本文编号：3295517
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3295517.html
