电磁搅拌方式对半固态铝合金中温度场和流场的影响

发布时间：2023-04-20 23:20

　　铝合金熔体中施加电磁搅拌能明显的影响熔体的流动状态。但是,研究人员对半固态铝合金熔体流动的规律、温度场的分布情况以及铝合金熔体中溶质扩散的认识,还存在一些不足。而半固态铝合金凝固时的温度场、流场等对铝合金的最终坯料影响很大。以往的电磁搅拌工艺研究中,使用的电磁搅拌方法大部分是单向连续电磁搅拌,为了获得更好的传热、传质效果,在半固态铝合金浆料的制备过程中可以改变电磁搅拌方式。但是,传统的合金凝固理论或实验手段,还难以揭示不同电磁搅拌方式对半固态铝合金溶体流动及温度变化的影响。为此,本课题应用数值模拟技术,辅以实验手段,针对复杂的电磁搅拌条件下半固态铝合金熔体中温度场、流场的现象开展必要的研究。在电磁搅拌工艺制备高质量半固态A356铝合金过程中,主要对不同电磁频率、不同电流强度和不同电磁搅拌方式对半固态合金浆料质量的影响进行系统研究。通过改变电磁搅拌参数,控制电磁搅拌过程,提高合金熔体流动速率的同时均匀熔体内的温度场,使合金熔体处于最佳凝固环境;通过添加稀土和改变电磁搅拌方式,增加合金熔体中共晶反应,改变熔体流动速率,增加有效形核率,达到更好的电磁搅拌效果。本课题通过实验研究验证数值模拟的...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 半固态加工技术
        1.2.1 半固态浆料制备技术简介
        1.2.2 半固态加工技术现状
    1.3 熔体流动对半固态凝固组织的影响
    1.4 电磁搅拌工艺在半固态加工中的研究进展
    1.5 数值模拟在电磁搅拌技术中的研究进展
    1.6 研究内容与创新点及意义
        1.6.1 研究内容与创新点
        1.6.2 研究意义
第二章 实验材料、设备与研究方案
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 研究方案
        2.3.1 电磁搅拌下半固态A356铝合金熔体中电磁场、流场分布的影响
        2.3.2 电磁搅拌下半固态A356铝合金熔体中温度场分布的影响
        2.3.3 电磁搅拌方式对半固态A356铝合金凝固组织的影响
    2.4 实验步骤与金相处理
        2.4.1 实验步骤
        2.4.2 金相处理
第三章 数值模型的建立、计算及模拟步骤
    3.1 引言
    3.2 模型与网格划分
    3.3 模拟步骤与模拟计算流程
        3.3.1 模拟步骤
        3.3.2 模拟计算流程
    3.4 模型控制方程
        3.4.1 电磁场控制方程
        3.4.2 流场控制方程
        3.4.3 温度场控制方程
    3.5 模型假设
    3.6 本章小结
第四章 电磁搅拌下半固态A356铝合金凝固时电磁场-流场数值模拟与实验研究
    4.1 引言
    4.2 电磁搅拌参数对磁感应强度以及电磁力的影响
    4.3 电磁搅拌参数对结晶器中熔体流场的影响
    4.4 实验过程与结果
        4.4.1 实验过程
        4.4.2 实验结果
    4.5 分析与讨论
    4.6 本章小结
第五章 单向电磁搅拌下半固态A356铝合金熔体中温度场模拟与实验研究
    5.1 引言
    5.2 电磁频率和电流强度对温度场的影响
    5.3 实验结果
    5.4 分析与讨论
    5.5 本章小结
第六章 不同电磁搅拌方式对熔体流动特性的影响
    6.1 引言
    6.2 模拟结果
        6.2.1 不同电磁搅拌方式下电磁频率对磁感应强度的影响
        6.2.2 不同电磁搅拌方式下电磁频率对电磁力的影响
        6.2.3 不同电磁搅拌方式下电磁频率对熔体流动特性的影响
    6.3 实验结果
    6.4 分析与讨论
    6.5 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



本文编号：3795360