M合金连续铸造过程中的浓度场模拟

发布时间：2016-07-04 15:09

  本文关键词：Cu-Cr-M合金连续铸造过程中的浓度场模拟，由笔耕文化传播整理发布。

《沈阳工业大学》 2013年

Cu-Cr-M合金连续铸造过程中的浓度场模拟

刘家涛  

【摘要】：铜合金属于一类集超高的强度、优良的导电性、优良的耐磨性等性能为一体的结构与功能化金属材料，对许多新兴起和正处在快速发展中的制造工业有着无法取代的作用。本课题依据目前材料科学技术的发展，将计算机模拟技术应用到铜合金的研究领域，针对具有重要应用背景的Cu-Cr-M系（M=Zr、Mo、Nb、Y、Gd等）铜合金的特殊性质，根据能量守恒定律，质量守恒定律，并且依据傅里叶定律和菲克定律以及合金凝固理论，建立了Cu-Cr-M合金连续铸造过程中的温度场和浓度场数学模型，并采用MATLAB软件编写离散方程。最后，依据建立起的数学模型对Cu-Cr-M合金连续铸造过程中铸坯的温度和浓度分布进行数值模拟。 本文建立的微分方程可以对合金铸造过程中的固相区，液相区以及糊状区即凝固区的温度分布和溶质分布进行统一的描述，这不仅可以增加模拟的真实性，也简化了数学模拟过程。 在Cu-Cr-M合金凝固过程中，拉坯速度，铸液的初始溶质浓度以及浇注温度都对铸坯的温度场产生影响，其中拉坯速度，铸液的初始溶质浓度对温度影响较大，而浇注温度对温度场的影响较小，趋势是平行拉坯方向距离弯月面越远，，铸坯的温度越低，垂直拉坯方向距离铸坯中心轴越远温度越低，下降速度也越快。研究表明凝固壳体中的溶质分布主要是负偏析，随着凝固的进行，液相中的溶质逐渐富集，最终会在铸坯中心形成正偏析。 利用本文的数学模型，解析解方法和MATLAB编写的程序，对不同空间位置、不同运行工作条件下，Cu-Cr-M合金连续铸造坯体内部各点处的温度分布，溶质浓度分布以及反应转化率进行估算，同时也为连续铸造结晶器的设计和运行，以及实际操作中工艺参数的设定与优化有一定的理论参考价值提供了理论参考。

【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG291;TG249.7
【目录】：

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