连续铸造Ag-28Cu合金凝固组织及性能研究

发布时间：2017-08-22 11:30

  本文关键词：连续铸造Ag-28Cu合金凝固组织及性能研究

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【摘要】：连铸技术作为近终形铸造技术一种,具有增加金属实用率、节约能源、提高铸坯质量、改善劳动条件等优点;但在连铸过程中,其工艺参数(如换热条件、浇注温度和拉速等)对铸坯质量影响较大,且通过实验寻找最佳的工艺参数对贵金属来说成本巨大;而计算机模拟则为工艺的改进和研究提供了一种低成本、高效率的途径。本文利用ProC AST软件对连铸Ag-28Cu合金凝固过程中的温度场和凝固组织进行了模拟,分析了不同连铸工艺参数对凝固组织的影响,研究结果表明:随表面换热系数的增大或拉拔速度的减慢,柱状晶区比例增大,等轴晶区比例减小;而浇注温度对柱状晶和等轴晶比例影响较小。通过增大表面换热系数、降低浇注温度和提高拉速,可起到细化晶粒的效果。同时通过比较7种工艺条件下的凝固组织模拟结果,得到了一种优化的工艺条件:表面换热系数1800W/(m2.K)、浇注温度 830℃、拉速 1.5m/min。本文采用连铸法、水冷铜模浇注法和定向凝固法分别制备了 Ag-28Cu合金样品,同时采用连铸法制备了 Ni含量分别为0.75wt%、1wt%和2wt%的Ag-28Cu-Ni合金样品,并对其进行了轧制和拉拔加工。研究了不同凝固方式和Ni元素的添加对Ag-28Cu合金显微组织和力学性能的影响,结果表明:连铸法Ag-28Cu合金样品显微组织全为规则的共晶层片组织;水冷铜模浇注样品单个晶粒内共晶层片间距存在明显的变化,且存在偏析现象;定向凝固Ag-28Cu合金样品和Ag-28Cu-Ni合金样品中产生了明显的偏析,其显微组织为Cu固溶体、Ag固溶体和共晶(Ag+Cu)的结构。。在连铸Ag-28Cu合金中添加Ni元素以后,Ag-28Cu-Ni合金的断裂机制除韧窝断裂外还出现了穿晶断裂和解理断裂,其脆性提高。合金加工后产生的纤维组织可起到提高合金延伸率的作用,但当真应变增加到4.30后,其提高作用开始减弱。在相同变形量下,Ni含量为0.75wt%时,Ag-28Cu-Ni合金的抗拉强度最大;Ni含量为1wt%时,Ag-28Cu-Ni合金的延伸率最大。
【关键词】：Ag-28Cu合金 凝固模拟 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：昆明贵金属研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG293
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-28
• 1.1 连续铸造技术的发展现状和趋势9-13
• 1.1.1 连续铸造的发展历史9-11
• 1.1.2 连续铸造的发展趋势11-12
• 1.1.3 连续铸造技术在Ag合金中的应用12-13
• 1.2 金属凝固模拟研究现状13-24
• 1.2.1 确定性模型13-16
• 1.2.2 随机性模型16-20
• 1.2.3 相场模型20-23
• 1.2.4 发展趋势23-24
• 1.3 ProCAST软件简介24-26
• 1.3.1 ProCAST分析模块24-25
• 1.3.2 ProCAST特点25-26
• 1.4 课题研究目的和意义26-27
• 1.5 课题主要研究内容27
• 1.6 课题来源27-28
• 第二章 实验方案及研究方法28-31
• 2.1 实验方案28
• 2.2 实验材料28
• 2.3 实验设备28-29
• 2.4 试样组织及性能分析29-30
• 2.4.1 形貌观察29
• 2.4.2 强度测试29-30
• 2.4.3 相结构分析30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 连续铸造Ag-28Cu合金凝固过程的数值模拟31-56
• 3.1 连续铸造Ag-28Cu合金非稳态温度场的模拟31-40
• 3.1.1 模型的建立31-34
• 3.1.2 模拟结果分析34-40
• 3.2 基于稳态温度场的凝固组织模拟40-55
• 3.2.1 3D-CAFE计算模型41-42
• 3.2.2 模拟参数的确定42-43
• 3.2.3 模型的建立和网格划分43-44
• 3.2.4 模拟结果分析44-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第四章 不同凝固方式及其Ni元素的添加对连铸Ag-28Cu合金凝固组织的影响56-91
• 4.1 不同凝固方式对Ag-28Cu合金凝固组织的影响56-67
• 4.1.1 连续铸造Ag-28Cu合金显微组织57-61
• 4.1.2 水冷铜模铸造Ag-28Cu合金显微组织61-64
• 4.1.3 定向凝固Ag-28Cu合金显微组织64-67
• 4.2 不同Ni含量对连铸Ag-28Cu合金显微组织的影响67-73
• 4.2.1 连铸Ag-28Cu-0.75Ni合金铸态显微组织69-70
• 4.2.2 连铸Ag-28Cu-1Ni合金铸态显微组织70-71
• 4.2.3 连铸Ag-28Cu-2Ni合金铸态显微组织71-73
• 4.3 不同变形量对连铸Ag-28Cu-Ni合金显微组织的影响73-77
• 4.3.1 连铸Ag-28Cu-0.75Ni合金显微组织73-74
• 4.3.2 连铸Ag-28Cu-1Ni合金显微组织74-76
• 4.3.3 连铸Ag-28Cu-2Ni合金显微组织76-77
• 4.4 不同变形量对连铸Ag-28Cu-Ni合金力学性能的影响77-90
• 4.4.1 连铸Ag-28Cu-Ni合金的抗拉强度和延伸率77-78
• 4.4.2 连铸Ag-28Cu-Ni合金的断口形貌分析78-88
• 4.4.3 连铸Ag-28Cu-Ni合金强化机制的分析88-90
• 4.5 本章小结90-91
• 第五章 结论91-93
• 致谢93-94
• 参考文献94-100
• 附录 硕士期间发表的论文100

【参考文献】

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本文编号：718903