AZ31镁合金薄带铸轧温度场的数值模拟

借助ANSYS软件下的Fluent模块模拟了AZ31镁合金铸轧区的温度场,研究了AZ31镁合金薄带铸轧时不同工艺参数下铸轧区的三维温度场的分布,分析了温度场的分布对薄带铸轧过程稳定性的影响。通过对比分析模拟结果,给出在所选取范围内最佳工艺参数是,浇注温度为853K,铸轧速度为9m/min,冷却水流速为3m/s。     

流变铸轧AZ91D镁合金半固态组织演变特点

采用旋转管浇注法制得AZ91D镁合金半固态浆料,在水平双辊铸轧机上进行了流变铸轧试验研究,对铸轧前后组织的特点进行了分析比较.结果表明,铸轧可使初晶更加圆整,620 ℃浇注温度下,静置时间短,铸轧对初晶圆整化效果更加显著;铸轧后初晶尺寸略微减小,分布更加均匀;铸轧后薄板面上的初晶晶粒密度低于半固态浆料的晶粒密度,620 ℃浇注温度下,铸轧后晶粒密度显著下降.     

AZ31镁合金连续强流变轧制成形过程温度场模拟与优化

采用数值模拟与实验相结合,对AZ31镁合金连续强流变轧制成形过程温度场进行了模拟与优化.结果表明,在倾斜板表面,合金温度从浇注口到出口逐渐趋于线性降低;在横断面上,接触倾斜板一侧合金温度比上侧低,当浇注温度大于690℃时,熔体在倾斜板出口温度高于AZ31合金液相线温度,容易发生制品断裂.在轧制变形区后滑区,主要发生半固态金属变形,合金从孔型入口到出口温度逐渐降低,半固态区间随着浇注温度的升高而增长,温度等值线发生两次弯曲,表层合金温度等值线向孔型出口凸出,而中心合金温度等值线向孔型入口凸出,其弯曲程度从中性面到孔型入口越来越明显;在轧制变形区的前滑区,主要发生固态金属的变形,温度等值线发生一次弯曲,且向孔型出口凸出.在本实验条件下,较合理的浇注温度范围在670—690℃之间.     

自孕育法制备AZ31镁合金半固态流变成形组织(英文)

采用新型自孕育流变铸造技术对变形镁合金半固态组织进行控制。该工艺过程为将合金熔体与一定量的合金固体颗粒(自孕育剂)混合,然后将混合金属通过一个多流股导流器浇入铸型或收集器。结果表明:采用自孕育工艺,合金熔体处理温度690~710℃,孕育剂的加入量为3%~7%时能有效将AZ31镁合金传统铸造中的粗大枝晶组织转变为细小、近球状的非枝晶组织;当合金熔体处理温度较高时,增加孕育剂的加入量或减小导流器的倾斜角度有利于获得非枝晶组织。自孕育工艺制备的AZ31镁合金半固态浆料在620℃等温保温30s后能有效改善初生α-Mg颗粒的圆整度;延长保温时间有助于减小颗粒的圆整度,但同时颗粒发生粗化。利用Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论对初生相颗粒在等温保温过程中的组织圆整、粗化过程进行了分析。     

半固态AZ91D镁合金浆料的流变压铸过程数值模拟

在半固态AZ91D镁合金浆料表观粘度试验数据拟合的基础上,建立了半固态AZ91D镁合金浆料的表观粘度触变模型,并对AZ91D镁合金浆料在连杆型腔中的充填过程进行了模拟.模拟结果与实际充填结果符合,说明建立的AZ91D镁合金浆料表观粘度触变模型正确可行.模拟优化了连杆压铸件的压铸工艺,合适的压铸工艺参数为:浆料成形温度在590℃以上,内浇道充填速度为2.7 m/s,压射比压在40 MPa以上.     

双辊流变铸轧半固态AZ91D镁合金板坯的组织和织构

采用LSPSF法制备出AZ91D镁合金半固态浆料,对其进行流变铸轧成板坯,利用金相观察、X射线衍射分析等方法对板坯的组织和织构进行了研究。结果表明,板坯中的物相主要由α-Mg和Mg17Al12组成;沿着铸轧方向(板坯纵向),由于半固态浆料中液相的流动速度比固相大,板坯纵向后端的初生相体积分数比前端更大,同时由于辊面对板坯的冷却作用,板坯的表面晶粒较芯部更细小。研究还发现,板坯横向中间位置上没有产生明显的(0002)基面织构现象,而在板坯横向边缘位置上,基体Mg锥面(101-1)与棱柱面(101-0)上所呈现的择优取向越来越明显。     

AZ31镁合金型材连续流变挤压成形过程的数值模拟

通过数值模拟,分析AZ31镁合金在连续流变挤压成形过程中的温度场与流场分布规律。结果表明:辊-靴型腔内合金的温度从入口至出口逐渐降低,合金等温线向工作辊偏移;随着浇注温度的降低,辊-靴型腔内半固态区间逐渐增大;为了获得优良的半固态金属浆料,确定浇注温度为710～770℃;合金在辊-靴型腔内层流运动时,越靠近工作辊内表面,合金的运动速度越快;随着挤压模具扩展角的增大,挤压模具出口型材宽度上中心与两侧边部合金的温度差减小;半固态合金进入模具后呈辐射状逐层向前推进填充模具扩展腔,最后再逐渐向模具出口合拢;为了改善模腔内金属流动速度的不均匀性,扩展角以45°为宜。     

AZ31B镁合金半固态挤压试验研究

对AZ31B镁合金半固态挤压成形管材进行了试验研究,确定了材料加热温度、搅拌时间、搅拌速率、静置时间及半固态浆料浇注温度等成形工艺参数,分析了镁合金管材挤压制件的显微组织与力学性能及其影响因素.结果表明,半固态镁合金挤压制件组织的晶粒细化,小而均匀,尖角钝化,表现出明显的塑性变形特征;制件的抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度及冲击韧度均有较大幅度的提高.     

镁合金半固态流变充型过程数值模拟

利用所建立的流场、温度场耦合半固态表观粘度的三维数学模型,分析了镁合金及半固态镁合金AZ91B在不同充型速度时的流变特性。结果表明:具有伪塑性体及宾汉体特征的半固态流体,在相同充填条件下,具有充填过程平稳、卷气少等特征,从而可减少液态金属充型时遇到的常见缺陷。半固态材料铸造技术为解决铸件内部缺陷,调整成形工艺,提高产品质量提供了一种新方法。     

铸态AZ31B镁合金中厚板热轧制温度场数学模型

采用Gleeble1500D热/力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5s~(-1)下进行高温压缩试验,基于高精度流变应力模型,依托于刚塑性有限元分析软件针对镁板不同初轧温度、不同道次压下率以及不同轧制速度条件下的中厚板热轧制过程进行了热力耦合数值分析,利用数学解析的方法建立了不同工艺条件下镁板变形区域的温度场数学模型。结果表明,不同热轧工艺条件下轧制变形区域内温度的分布有很大区别,温度场数学模型需要划分不同工艺条件针对轧制后滑区和前滑区来分别建立;用简单数学方程来表征镁合金的传热过程,使得温度在线控制机理模型形式上更为简单,并且能够精确表征中厚规格镁板宽范围轧制条件下的传热机制。     

AZ31镁合金中厚板轧制温度场的数值模拟与实验验证

通过数值模拟分析了AZ31镁合金中厚板在轧制变形区的温度分布，建立了轧后镁板平均温度关于轧辊温度、轧制速度、轧制压下量、板材厚度的经验公式，并辅以相应的实验验证。结果表明：当镁板较薄、轧制速度较小时，镁板中心层的塑性变形热在轧制变形区向表层传递，中心层的温升不能代表镁板塑形变形产生的温升；轧后镁板的平均温度与轧辊温度、轧制速度、轧制压下量正相关，与板材厚度反相关；轧后镁板平均温度的计算值与实验值的最大相对误差为8.34%，平均相对误差为7.4%，经验公式能很好的预测轧后镁板的平均温度。经验公式的提出，利于实现“AZ31镁合金板材的等温轧制”控制；对镁合金轧制工艺制度的合理制定以及后续轧制设备的选择有重要指导意义。     

AZ31B镁合金十字杯形件差温拉伸仿真模拟

为研究镁合金复杂件差温拉伸的成形性能,以2011年国际板材成型数值模拟会议(Numisheet’2011)提出的基准考题Benchmark2#为例,采用钣金成形仿真分析软件JSTAMP/NV建立了十字杯形件差温拉伸热力耦合有限元模型,并对其差温成形过程进行了仿真模拟.最后,把仿真结果与标准考题试验结果进行了比较,结果吻合良好。     

温度对AZ31镁合金半固态铸轧组织的影响

数值模拟和试验研究了不同温度下半固态铸轧AZ31镁合金的铸轧过程温度场和微观组织。结果表明,在不同的铸轧温度下,铸轧过程温度场不相同,要顺利进行铸轧就需要不同的冷却系统。铸轧温度从高到低,半固态固相颗粒明显从小到大,固相率也变大。特别是在623℃到620℃之间固相率较高,固相颗粒接近球形,是典型的半固态组织。     

AZ91D镁合金等径道角挤压制备半固态坯数值模拟

基于半固态坯采用等径道角挤压（ECAE）制备的应用背景，采用PRO／E建立了等径道角挤压的几何模型，通过压缩实验获取了AZ91D镁合金的高温应力应变曲线，采用有限元软件DEFORM-3D对ECAE挤压变形过程进行了模拟，分析了内外转角部位的应力（平均应力、最大主应力和等效应力）变化、应变分布情况等，以揭示等径道角挤压变形跟模具内转角半径的关系。结果表明，模具内转角半径不为零时，坯料挤压过程中，将有正虚力存在，并且内外转角应力变化不尽相同；应变分布不均匀，具有一定梯度；内转角部位，除了承受剪切，还受到压缩作用，外转角反之。     

电磁搅拌法制备半固态浆料过程中电磁场的数值模拟

建立了电磁搅拌法制备半固态金属浆料电磁场的计算模型,采用商用ANSYS软件对电磁场分布进行了数值模拟,分析了线圈和坩埚间的缝隙、坩埚材质、电流和频率对磁感应强度的影响规律,并进行了相应的试验验证.研究结果表明,电磁场模拟结果与试验结果具有较好的一致性,验证了计算模型与软件算法的可行性.在电磁力的作用下,铝合金熔体在水平方向上产生旋转运动,由于感应电流的集肤效应,合金熔体中的电磁力由外向内依次减小;磁感应强度随频率的增大而依次减小,随电流的增大而依次增大;在选用不锈钢坩埚,坩埚和线圈间缝隙为5 mm时可以使铝合金熔体获得的磁感应强度最大;在电流为50 A,频率为10 Hz时电磁搅拌法可以获得更加细小均匀的半固态组织.     

AZ31镁合金圆锭电磁连续铸造过程的数值模拟

通过有限差分法,利用Visual C++6.0建立AZ31镁合金电磁连续铸造过程的数学模型,该模型可预测铸锭及底模的温度分布。利用温升法测量了电磁连铸过程铸锭内部的感应热量值和分布,得到了沿结晶器水平方向、垂直方向不同条件下的感应热分布,并计算获得了该试验条件下的感应加热功率,在数值模拟时有效地合并到了温度场的数值计算模型中。确定一冷区、二冷区以及铸锭与底模之间的边界条件。通过将计算结果与实测温度的比较,证明该模型可以用来模拟实际铸造过程。研究了不同铸造条件对铸锭温度场分布的影响,为优化镁合金电磁连铸的工艺参数提供了依据。     

SiC_P/AZ61复合材料半固态触变成形工艺的数值模拟研究

通过Deform软件对SiCP/AZ61复合材料半固态触变成形过程进行数值模拟,研究了成形过程中的应力、应变分布和工作载荷规律,并且与常规态材料成形进行了比较。结果表明,SiCP/AZ61复合材料半固态触变成形具有变形抗力小,应力、应变分布均匀的特点,且材料流动性、充填性能都优于常规态材料,能够一次成形复杂形状零件。     

铸件凝固过程温度场的数值模拟

本文在讨论不稳定热交换过程机理的基础上，给出了热传导微分方程及其有限元解，从而建立了铸件凝固过程温度场的数学模型，并对相关问题进行讨论。最后通过缩孔和缩松缺陷的预测对数值模拟的结果进行了例证。     

铸造过程温度场的数值模拟

结合材料变温过程材料热物性参数的变化,利用ANSYS软件对几何外形复杂的铸件在铸造过程中的温度场进行的模拟,得到了铸件温度随时间的分布关系.模拟结果较真实地反映了铸造系统温度的发展过程,且运算速度较快,从而预测缩孔、缩松等缺陷出现的可能性及位置,为优化铸造工艺方案提供了科学的指导.