电磁搅拌工艺中坩埚形状对半固态铝合金组织影响的研究

发布时间：2021-11-05 21:01

　　电磁搅拌技术的发展历程虽然很短,但对合金熔体的凝固过程和凝固组织影响极大,且具有非接触、无污染和可控性强等优势与广阔的应用前景,在制造工业领域得到了广泛应用。把握电磁搅拌作用下半固态合金熔体的流动规律,研究其对合金凝固组织演变和组织细化的影响,对能否获得优质浆料并提高合金性能极为重要。本文通过实验与数值模拟相结合的方法,研究了电磁搅拌下非圆坩埚中合金熔体的电磁场、流场及温度场的分布情况,旨在阐明电磁搅拌参数和非圆坩埚长短轴比例参数对半固态A356合金的凝固过程和凝固组织的影响,为制备出性能优良的半固态A356浆料提供技术支撑。研究了非圆坩埚长短轴比例对半固态A356合金固-液相变的影响。随着坩埚长短轴比例的增长,长短轴端点处完全凝固所需时间越来越少,长轴端点处完全凝固所用时间比短轴少。且由于合金熔体内部热传导与热对流的影响,熔体的最高和最低温度都呈现出下降的趋势,下降的幅度较小,但熔体内的最高温度与最低温度的差值随着坩埚长短轴比例的增加而逐渐增大。当熔体完全凝固后,合金只进行热传导,此时合金的温降速度大幅度提高。研究电磁搅拌频率和电流强度对半固态A356合金内电磁场、流场和温度场的影响... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 半固态金属成形技术概述
        1.2.1 半固态成形技术简介
        1.2.2 半固态成形技术的优点
        1.2.3 半固态合金熔体制备技术
        1.2.4 半固态浆料制备方法
        1.2.5 组织细化机理的研究
    1.3 电磁搅拌技术原理、特点
    1.4 电磁搅拌对合金熔体的研究进展
    1.5 电磁搅拌技术对半固态浆料的应用
    1.6 研究的意义、内容以及创新点
第二章 实验材料、设备及方案设计
    2.1 引言
    2.2 实验材料与设备
        2.2.1 合金材料的选择
        2.2.2 化学用品及稀土的选择
        2.2.3 实验设备的选择
    2.3 实验方案设计
        2.3.1 电流强度、电磁频率对合金微观组织的影响
        2.3.2 非圆坩埚长短轴比例对合金微观组织的影响
    2.4 试样制取与观察
第三章 数值模拟模型的建立与计算
    3.1 引言
    3.2 模型建立
        3.2.1 电磁场控制方程
        3.2.2 流场控制方程
        3.2.3 温度场控制方程
    3.3 模型假设
    3.4 模型参数设置
        3.4.1 相变参数设置
        3.4.2 电磁搅拌模型参数设置
    3.5 磁流耦合模拟流程
    3.6 几何模型和网格划分
    3.7 本章小结
第四章 坩埚长短轴比例对合金凝固过程中的固-液相变分析
    4.1 引言
    4.2 非圆坩埚长短轴比例和时间对熔体温度变化的影响
    4.3 坩埚长短轴比例对端点处熔体完全固-液相变时温度分布的影响
    4.4 本章小结
第五章 电磁搅拌参数对半固态A356熔体内电磁场、流场和温度场的影响
    5.1 引言
    5.2 电磁搅拌参数对半固态A356浆料电磁场分布的影响
    5.3 电磁搅拌参数对半固态A356浆料流场分布的影响
    5.4 电流强度和电磁频率对半固态A356浆料温度场分布的影响
    5.5 实验结果与讨论
        5.5.1 电流强度对半固态A356合金初生相的影响
        5.5.2 电磁频率对半固态A356合金初生相的影响
    5.6 分析讨论
    5.7 本章小结
第六章 非圆坩埚长短轴比例对半固态A356-Y合金和稀土运动轨迹的影响
    6.1 引言
    6.2 坩埚长短轴比例对电磁力的影响
    6.3 坩埚长短轴比例对最大电磁力的影响
    6.4 坩埚长短轴比例对最大流速的影响
    6.5 非圆坩埚长短轴比例对半固态A356-0.5%Y合金熔体温度的影响
    6.6 非圆坩埚长短轴比例对半固态A356合金熔体中稀土Y的运动轨迹的影响
    6.7 实验结果与讨论
    6.8 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
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[2]Distribution of SiC particles in semisolid electromagnetic-mechanical stir-casting Al-SiC composite[J]. Yun-hui Du,Peng Zhang,Wei-yi Zhang,Yu-jie Wang.  China Foundry. 2018(05)
[3]坩埚尺寸和电磁频率对半固态A356铝合金浆料流动的影响[J]. 刘政,陈志平,陈涛.  金属学报. 2018(03)
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[5]基于变换热力学的三维任意形状热斗篷设计[J]. 夏舸,杨立,寇蔚,杜永成.  物理学报. 2017(10)
[6]双向间歇电磁搅拌对半固态A356-Ce合金凝固组织的影响[J]. 陈涛,刘政,刘小梅,陈志平.  稀有金属. 2018(01)
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[8]定向凝固Al-Y合金组织演化规律及小平面相生长 Ⅱ.Al-53%Y包晶合金组织演化规律[J]. 刘桐,骆良顺,张延宁,苏彦庆,郭景杰,傅恒志.  金属学报. 2016(07)
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硕士论文
[1]多重铝—稀土共晶反应细化半固态A356铝合金初生α相的研究[D]. 谌庆春.江西理工大学 2014
[2]A356合金半固态流变挤压过程中组织分析[D]. 王扬虎.兰州理工大学 2013
[3]CSP薄板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟[D]. 王晓红.武汉科技大学 2006



本文编号：3478503