铜合金熔体泡沫陶瓷离心过滤净化数值模拟与实验研究
[Abstract]:As a kind of important nonferrous metals, copper alloy is widely used in national defense and power industry. With the continuous progress of science and technology and industrial production, copper alloy cleanliness is increasingly required. Foam ceramic filtration technology is recognized as an effective method for removing non-metallic inclusions in alloy melts. When the foam ceramic filter with small pore diameter and large thickness is used to filter the smaller inclusions, the filtration speed is affected by the increase of the filtration resistance, and the filtration process is even difficult to complete. The centrifugal filtration technology of alloy melt foam ceramics is a new method of filtration and purification. It makes alloy melt pass through foam ceramic filter with smaller pore diameter and thicker thickness with the aid of centrifugal force, thus increasing the filtration efficiency and filtering speed. In this paper, the centrifugal filtration process of copper alloy melt foam ceramics was studied by means of experiment and numerical simulation. The effects of filtration process parameters such as filtration temperature, centrifugal speed, pore diameter and thickness of foam ceramics on the filtration effect were studied experimentally, and the geometric structure parameters of foam ceramics were obtained by SEM technology. WeairePhelan foam model was used to construct a three-dimensional model of ceramic foam structure. The variation of filtration resistance and filtration efficiency of copper alloy melt under different filtration parameters was studied by numerical simulation. Through experimental research and numerical simulation, the main conclusions are as follows: (1) the results of filtration experiment and numerical simulation show that, compared with gravity filtration, foam ceramic centrifugal filtration can adopt smaller pore size by means of centrifugal force. The foam ceramic filter with thicker thickness can improve the cleanliness and filtration speed of the alloy and improve the mechanical properties of the alloy. (2) the numerical simulation results show that, The structure parameters of foam ceramics are the main factors affecting filtration efficiency and filtration resistance. The influence of various factors on the filtration efficiency is in the order of the thickness of foam ceramic aperture foam ceramic thickness centrifugal speed filtration temperature and the order of influence of filtration resistance is: foam ceramic pore diameter foam ceramic thickness. Increasing the centrifugal speed is beneficial to overcome the flow resistance and increasing the filtration temperature to overcome the thermal resistance. (3) Weaire-Phelan model is recognized as one of the most representative foam geometry model. The key to construct a three-dimensional geometric model of foam ceramics based on Weaire-Phelan model is to accurately obtain the structural parameters of foam ceramics and the Plateau boundary treatment. (4) the results of numerical simulation are in good agreement with the laws of filtration experiments. The reason for the small deviation is that the interface behavior of alloy melt, inclusions and foam ceramics and the scour of the trapped inclusions are not taken into account in the numerical simulation. The numerical simulation results have certain guiding significance for optimizing the centrifugal filtration process of copper alloy melt foam ceramics.
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ028.53
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,本文编号:2179674
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