鋁合金半固態(tài)電磁攪拌數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、金屬半固態(tài)成形技術具有組織致密、夾氣少，性能優(yōu)異、且屬于近終型成形，因此該技術在許多工業(yè)，尤其是在汽車工業(yè)具有廣泛的應用前景。同時金屬半固態(tài)成形技術又是一門跨傳熱學、流體力學，材料力學以及計算數(shù)學等多學科的材料加工制備的先進技術，因而具有較高的理論研究價值。鋁合金半固態(tài)成形件由于具有重量輕，比強度高，且可回收利用的優(yōu)點，因此是研究最為廣泛的半固態(tài)成形金屬材料之一。 本研究的目的是通過計算機模擬來優(yōu)化實驗工藝參數(shù)，并結(jié)合實驗研究找

2、出電磁攪拌過程中流體的運動特征和規(guī)律。 本文首先對電磁攪拌過程進行建模及電磁場和流速場的耦合模擬，得到了電磁場分布和流速場分布。從電磁場分布情況來看，電磁場的磁感線在靠近線圈附近的區(qū)域最密集。從熔體表面向里，磁感線密度越來越小。而磁感線密度跟磁場強度成正比，所以磁場強度從熔體表面向里逐漸減小。從流速場分布情況來看，在熔體內(nèi)部豎直方向上存在兩個高度相等的漩渦，該結(jié)果與電磁攪拌的原理及實驗結(jié)果相一致，因此模擬出的結(jié)果切合實際。熔體內(nèi)

3、部流動速度最大值出現(xiàn)在熔體區(qū)域的右上角和右下角處，較大的流動速度只出現(xiàn)在幾個節(jié)點處，其他大部分區(qū)域的流動速度都比較均衡，熔體內(nèi)部的流動速度最小值出現(xiàn)在中心附近。模擬中分別分析了流速場隨攪拌頻率、電流密度、攪拌時間、攪拌溫度和流體粘度改變而變化的基本規(guī)律。 確定了實驗儀器以及實驗參數(shù)，將ZL107熔化，并分別采用不同的攪拌頻率和功率進行電磁攪拌。觀察幾種攪拌工藝下所得到的材料的顯微組織。在電磁力的作用下，熔體內(nèi)部產(chǎn)生強烈的對流運動