高性能A1-Si-Cu-Mg合金的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、本文以設(shè)計(jì)高性能半固態(tài)Al-Si-Cu-Mg系合金作為研究目標(biāo)，根據(jù)半固態(tài)合金的性能要求，參考合金元素和晶粒尺寸對(duì)合金凝固組織的影響，確定高強(qiáng)度高韌性合金的成分配比：Si含量小于12.6％，Cu的含量小于5.65％,Mg含量在1％以內(nèi)。對(duì)于不同Si、Cu和Mg含量的鋁合金，采用多尺度數(shù)值模擬方法，研究了近液相線半連續(xù)鑄造過程中的微觀組織演變，為半固態(tài)Al-Si-Cu-Mg合金的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　 利用Thermo-Ca

2、lc軟件計(jì)算了合金的熱力學(xué)參數(shù)，根據(jù)Al-Si-Cu-Mg合金近液相線半連續(xù)鑄造的特點(diǎn)，建立了描述半連續(xù)鑄造過程的溫度場模型、濃度場模型以及形核與長大模型，通過宏觀和微觀尺度上的耦合計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了宏觀傳熱、傳質(zhì)與微觀晶粒形核、生長及組織演變的模擬。本文模擬了Al-Si-Cu-Mg合金在不同的合金成分、澆注溫度和澆鑄速度下，對(duì)合金微觀組織的影響，得到了組織演變與合金成分及工藝條件之間的關(guān)系，進(jìn)而獲得適合半固態(tài)加工的最佳合金成分和最優(yōu)工藝條件

3、。
　　 模擬研究發(fā)現(xiàn)：相對(duì)于常規(guī)鑄造，液相線半連續(xù)鑄造得到的鑄態(tài)組織晶粒均勻細(xì)小，澆鑄溫度越低，組織越理想；鑄造速度對(duì)合金的微觀組織影響也較大，鑄造速度大，晶粒比較粗大，降低鑄造速度有利于均勻細(xì)小球形晶粒的形成，并且在0.002m/s左右時(shí)，微觀組織最為理想；在針對(duì)不同合金成分下的微觀組織的研究中，Si含量在7％左右時(shí)，Cu含量在3％～4％左右時(shí)，Mg含量在0.4％～0.8％時(shí)，得到的凝固組織均勻細(xì)小，晶粒圓度最高，平均尺寸最