鋅鋁合金凝固過程數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、鋅鋁合金作為一種銅的替代材料,在近年來受到越來越多的關(guān)注和研究,但高鋁鋅合金固液相區(qū)間溫度高,在鑄造過程中易出現(xiàn)組織縮孔縮松現(xiàn)象,特別在大尺寸的鑄件中,限制了其在工程領(lǐng)域的使用。本文以含Al量9％的鋅鋁合金為研究對象,對大直徑(114mm)的圓柱形合金錠的鑄造過程進行研究。
　　 1.建立了普通金屬型鑄造試驗條件下的大直徑鋅鋁合金的幾何及物理模型,利用Procast軟件對鋅鋁合金錠的凝固傳熱過程進行模擬,得到鑄錠凝固過程的溫度場

2、分布,并對凝固過程的縮松情況進行分析預測,得到了鑄錠的縮松及收縮體積分數(shù)分布,模擬結(jié)果與試驗吻合。
　　 2.在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上,利用正交試驗分析法研究澆鑄溫度、不同鑄型預熱溫度、不同表面換熱系數(shù)等工藝參數(shù)對鑄錠的縮松情況的影響。
　　 3.為了獲取質(zhì)量優(yōu)良的鋅鋁合金錠,本文討論了在金屬凝固過程中機械振動和壓力對金屬凝固的影響,并將壓力和振動兩種工藝引入鋅鋁合金錠的澆鑄過程中,自制了能承受壓力和振動的鑄型。分別在振動、壓

3、力以及振動與壓力的組合條件下制得鋅鋁合金錠。
　　 4.為了研究振動及壓力對鋅鋁合金的質(zhì)量影響,對所制得合金錠進行取樣分析,通過與普通金屬型鑄錠試樣進行對比我們發(fā)現(xiàn)振動和壓力均能使鋅鋁合金的組織細化,力學性能得到提高；隨著壓力的增大,抗拉強度也程上升趨勢；振動和壓力的組合能使合金的性能得到進一步的提升,當壓力達到1.0Mpa時,鋅鋁合金的平均抗拉強度從常態(tài)的175.63Mpa上升到232.3Mpa,但是壓力的增加,對振動有一定的