超輕鎂合金板坯直冷連鑄數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化.pdf

1、目前由于能源危機(jī)和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)輕質(zhì)、可回收材料的需求更為迫切。作為金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的一種，Mg-Li合金除了在航空、航天、汽車(chē)和電子工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用外，還將在許多領(lǐng)域內(nèi)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由于能得到高的生產(chǎn)率和較好的鑄坯質(zhì)量，直冷連鑄(Direct Chill Casting)技術(shù)已經(jīng)在鋁合金的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，但是目前還沒(méi)有在Mg-Li合金中研究應(yīng)用的報(bào)道。 本文對(duì)直冷連鑄技術(shù)在Mg-Li合金中的應(yīng)用作了前期預(yù)研

2、，主要進(jìn)行了連鑄過(guò)程的溫度場(chǎng)計(jì)算。運(yùn)用有限差分法(FDM)建立了超輕Mg-Li系合金(LA141)板坯直冷連鑄過(guò)程三維數(shù)學(xué)模型。模型的建立考慮了由于鑄坯變形而引起的鑄坯與結(jié)晶器間換熱系數(shù)的變化；由于鑄坯表面溫降而引起的一冷區(qū)和二冷區(qū)邊界換熱系數(shù)的變化。通過(guò)與鋁連鑄實(shí)測(cè)值的對(duì)比驗(yàn)證模型。然后針對(duì)LA141鎂鋰合金連鑄坯溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。確定了凝固前沿的形狀和位置，并分析了主要工藝參數(shù)(如澆注溫度、冷卻水量和拉坯速度等)對(duì)直冷連鑄過(guò)程的影響。

3、 模擬計(jì)算結(jié)果表明：LA141鎂鋰合金直冷連鑄過(guò)程，澆注溫度的提高對(duì)一冷區(qū)的影響較為顯著，主要是澆注溫度的提高使液穴變深；冷卻水量的大小對(duì)凝固前沿的形狀和位置的影響比較小，但是隨著冷卻水量的增大，鑄坯橫截面上溫度分布的不均勻性加劇；在主要鑄造參數(shù)中，拉坯速度對(duì)凝固前沿的形狀和位置的影響最大。隨著拉坯速度的增加液穴變深，并且出結(jié)晶器時(shí)的凝固殼層厚度明顯變薄。 另外在相同的鑄造條件下，本文還對(duì)比了LA141合金和AZ31鎂合