非晶合金板材水平连铸过程数值模拟及工艺参数分析

发布时间：2020-09-02 10:56

　　 非晶合金板材水平连铸过程复杂,且刚在起步阶段,大量的问题仍未得到解决,特别是非晶合金玻璃化转变过程、复杂性和弹塑性变形之间的交互作用缺乏统一理论;另外在实时检测各项参数方面,也存在一定的难度。当前的研究中更多是采用试错法或者冗余法来解决问题,凝固前沿变化趋势根本无法得到和实现。本文基于自主研发的水平连铸设备,主要运用有限元分析软件ProCAST对水平连铸过程建立三维温度场的数学模型,分析水平连续铸造凝固过程和装备的传热特点,确定了热物性参数的近似处理带来的影响。并采用控制变量法和正交试验法,进行工艺参数分析和优化。本文采用Rc判据衡量非晶合金形成能力,即临界冷却速率(=(-)?),将瞬时冷却速率与Rc相比较,认为高于临界冷却速率即可形成非晶合金。计算和实验结果表明该判据是较为合理的。本文的模拟计算结果表明,非晶合金水平连铸数值模拟的热物性参数中,导热系数可以做近似处理,即采用相近非晶合金的文献值对计算结果影响不大;但比热对计算结果的影响较为显著。结果也表明,本文在模拟计算中所做的假设、边界条件处理和非晶合金连铸过程的热物性参数的选择是合理的;模拟计算分析表明,当采用拉停循环模式时,拉坯速度在2-4 mm/s,浇注温度控制在1000-1200℃,拉坯起始位置位于结晶器入口0-14 mm处是合理的,满足非晶形成的临界条件。当采用匀速拉坯模式,要达到非晶形成的临界冷却条件,拉坯速度不应该超过3 mm/s,且拉坯速度为2 mm/s的匀速拉坯工艺优于拉停循环模式下拉坯速度为3mm/s的工艺。分析表明,影响凝固前沿形状的主次因素为:拉坯速度浇注温度拉坯起始位置;影响凝固前沿平衡状态及板坯中非晶合金含量的主次因素别为:拉坯速度拉坯起始位置浇注温度。计算得到的最优工艺参数组合为拉坯速度为4 mm/s,浇注温度为1080℃,拉坯起始位置放在结晶器入口14 mm位置处。依据数值模拟结果进行非晶合金板坯水平连铸实验,成功制备出非晶合金成分比例较高的(Cu_(47)Zr_(45)Al_8)_(98.5)Y_(1.5)板材。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG249.7

【参考文献】

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本文编号：2810509