考虑压室预结晶的镁合金压铸组织实验及模拟研究

针对镁合金压铸件表层晶粒细小均匀而心部晶粒较粗大且不均匀的特点,开展一系列压铸实验,研究镁合金压铸工艺对压室预结晶和压铸件最终凝固组织(特别是对晶粒大小、压室预结晶组织的含量及分布形态)的影响.采用数值模拟方法,以压铸实验统计数据为基础,建立了考虑压室预结晶的镁合金压铸形核模型,以此模拟更接近实际的压铸组织.应用所建立的形核及生长模型,模拟了不同压铸工艺下AM50镁合金阶梯压铸件的凝固组织,模拟结果与实验结果吻合较好.     

对流作用下镁合金凝固组织演变的数值模拟

基于改进元胞自动机模型和流场传输模型,模拟对流作用下的镁合金等轴晶和柱状晶组织演变过程。采用改进元胞自动机模型模拟具有密排六方结构的镁合金的枝晶生长;采用投影法求解流场传输模型耦合质量守恒方程、动量守恒方程和溶质扩散方程。不仅模拟了镁合金中单枝晶、多枝晶和柱状晶在对流作用下的生长规律,还对不同入流速度下枝晶凝固前沿的溶质分布进行定量分析。模拟结果表明:迎流端枝晶生长较快,二次枝晶臂较为发达;背流端生长缓慢,二次枝晶臂较细小或没有二次晶臂。对流作用还会改变等轴枝晶扩散层的分布,在背流端扩散层呈拖曳特性。因此,对流作用对镁合金凝固组织的演变有重要影响。     

Protection behavior of fluorine-containing cover gases on molten magnesium alloys

The sulphur hexa-fluoride gas（SF6）, which is commonly used as the cover gas of molten magnesium alloys in the magnesium industry today, has an extremely high global warming potential（GWP）. The protection mechanism of SF6 containing cover gases on molten magnesium alloys was presented. The cover gas protects the melt by reacting with the melt to form a coherent protective film on the melt surface. The film contains MgO and MgF2. Particles containing MgF2 form on the interface between the oxide film and the bulk magnesium alloy, which correspond to the concave areas from the surface observation. These particles increase the Pilling and Bedworth ratio of surface film and enhance the protective capability of the films. Based on the understanding of the mechanism of SF6, a melting technology in a sealed furnace was proposed, and the protection behavior of magnesium alloys in the sealed melting furnace was investigated under the protective atmosphere containing HFC-134a. The morphology and composition of the surface film were also studied. Experiments to evaluate the protective effect of two other fluorine containing gases with low GWPs on AZglD alloy in the sealed furnace were also carried out, and the results show that the new gases are potential substitutes for SF6.     

基于流变学模型的铸钢试件三维热力数值模拟及热裂机理研究

建立了铸件凝固过程热应力模拟的三维流变学本构方程及其有限元算法和基本流变学模型的ＦＤＭ／ＦＥＭ集成的三维应力应变分析系统。对带热节的铸钢试件在不同约束条件，不同浇注温度，砂型初始温度及受阻长度等情况下进行了数值模拟，进而研究了这些因素对热裂趋势的影响。研究结果表明，粘塑性应变热裂产生的主要因素。     

AlF3/N2/空气气氛中密封熔炼镁试验研究

在预先装入固态AlF3的密封熔炼炉中,研究了熔炼温度和炉内空气量对金属镁保护效果的影响,并对表面膜形貌、成分和成分分布进行了研究。研究结果表明,试验温度(≤800℃)下,熔炼温度和气氛中空气含量不影响金属镁的保护效果,金属镁很好被保护,熔炼温度和气氛中空气含量对表面膜成分和成分分布也没有明显影响;表面膜由MgF2区和MgF2 Al混合区域构成;所有表面膜致密,胞团直径小于0.5μm。固态AlF3在熔炼温度下蒸汽压高,汽化产物与金属镁反应生成MgF2和金属铝。     

镁合金成形技术研究进展

镁合金材料及其成形技术的研究和开发对于扩大镁合金在我国的应用具有十分重要的意义.根据第四届中国国际压铸会议论文资料,综述了国内外镁合金材料及其成形技术的的国内外发展趋势,包括材料、成形技术及数值模拟等,展望了镁合金的开发与应用前景.     

铝合金ADC12Z高压铸造过程中铸件与铸型间界面热交换系数的研究

通过采集高压铸造过程中铸型内部温度的变化曲线,采用热传导反算法,求解了以铝合金ADC12Z为铸件材料的铸件-铸型界面换热系数,分析了该界面换热系数随铸件厚度的变化规律.计算及分析结果表明:在压铸过程中,铸件-铸型界面换热系数迅速升至最大值,随后下降,凝固结束后趋于稳定.铸件厚度增大不仅提高了换热系数,而且对换热系数的变化趋势也有很大影响.同时,不同厚度的铸件,其固相率和冷却速率的变化规律也有较大区别.     

铝合金压铸过程铸件/铸型界面换热行为的研究Ⅱ.工艺参数对界面换热的影响

基于本文第1部分的数学模型,求解了各种工艺参数下铸件/铸型间的界面热流和换热系数,重点研究不同工艺参数对于界面热流和换热系数的影响.在现有的"阶梯"块铸件的条件下,计算结果表明:压铸过程各种工艺参数对于铸件/铸型界面热流和换热系数有着不同的影响规律.铸型初始模腔表面温度对于界面热流的峰值有着很大的影响,随着铸型初始模腔表面温度的上升,热流峰值不断下降.对于较厚的"阶梯"面,铸型初始模腔表面温度对于界面换热系数的影响较大,随着该温度的上升,界面换热系数的峰值不断下降;对于较薄的"阶梯"面,各种工艺参数对于界面换热系数的影响不大.     

灰铁凝固过程中缩孔缩松的预测

通过热分析实验及对灰铁试件的浇注实验,分析了碳当量及孕育对灰铁凝固过程的影响.在动态膨胀叠加法的基础上,综合考虑了初始温度、碳当量、孕育、初晶和共晶体积的收缩与膨胀,建立了灰铁缩孔预测模型.开发了灰铁凝固过程数值模拟分析系统,并对实际的灰铁浇注件进行验证分析,预测结果与实验结果吻合较好.     

低压铸造铝合金轮毂充型模拟实用研究

根据低压铸造圆盘类铸件的充型特点 ,设计开发了一套简化充型模拟软件 ,应用于低压铸造铝合金轮毂铸件的充型模拟。模拟结果与采用SOLA VOF算法的模拟结果进行对比表明 ,充型过程及铸件温度分布合理 ,实现了为后续凝固模拟提供准确的初始温度场的设计目标。该简化算法运算时间短 ,可以满足实际应用中对运算时间的要求