大高径比ZA27合金铸件挤压铸造应力场模拟

大高径比挤压铸件成形时的一个显特征是压力沿着轴向分布严重不均．作为挤压铸造中的一个重要参数，比压严重影响铸件的组织和性能．利用有限元法对大高径比ZA27合金柱形挤压铸件凝固过程中的压力分布进行了热力耦合数值模拟，分析了铸件比压与显微组织和力学性能的关系．通过改变铸件与模具之间的摩擦系数、高径比，对铸件内部比压分布进行了数值模拟，讨论了工艺参数对比压力分布的影响情况，取得了令人满意的结果．     

挤压铸造对ZA27合金组织及性能的影响

研究了挤压铸造对ZA27合金组织及性能的影响.挤压铸造可以显著提高合金的综合力学性能，抗拉强度指标提高了约19.2%，硬度指标提高了约25.5%，延伸率比重力铸造合金增加了近2倍.挤压铸造使合金的组织细化，并使组织中共晶体的数量明显增多，尺寸减小.共晶体由粗大的长条状变成细小的层片状，ε相由棒状或块状变成细小的点状弥散分布于枝晶间.电子探针分析表明，挤压铸造明显改善了合金元素的显微偏析，使试件整体成份均匀.     

ZA27合金的变质处理

研究了变质处理对ＺＡ２７合金初生相的形态和分布的影响。试验结果表明：加入适量的变质剂,如Ｋ２ＴｉＦ６,ＸＫ２ＺｒＦ６,ＫＢＦ４等,在适当的处理工艺条件下,ＺＡ２７合金的初生相由通常条件下的粗大枝晶变为均匀分布的细小粒状晶体;细化处理使合金的塑性明显提高,延伸率由１％￣６％增加到１５％￣２０％,强度及硬度基本保持不变。     

砂型及金属型铸造ZA27合金的压蠕变行为

本文作者采用自制的试验装置研究了ZA27合金在砂型和金属型铸造条件下的压蠕变行为。结果表明，合金第一阶段的压蠕变量和稳态蠕变速率随着温度和应力的增高而增大，在较低温度时，金属型铸造合金第一阶段的蠕变量低于砂型铸造合金。合金的压蠕变符合于经验公式Int=C-nlnσ Q／RT，砂型铸造合金的应力指数n和蠕变激活能Q分别为3．87和85．26KJmol^-1，而金属型铸造合金的应力指数和蠕变激活能分别为3．46和81．09KJmol^-1。合金的压蠕变由锌的点阵自扩散和位锗的攀移控制，在整个试验温度和应力范围内，砂型铸造合金的压蠕变抗力高于金属型铸造合金。     

挤压铸造ZA27合金的力学性能及摩擦磨损性能

研究了挤压铸造对ZA27合金力学性能的影响,挤压铸造可以显著地提高ZA27合金的常温力学性能和高温力学性能.随着比压的增加,其综合力学性能提高.比压为750 MPa时,与金属型重力铸造合金相比,抗拉强度提高了约19.2%,硬度提高了约25.5%,伸长率增加了12.3%.采用MM-W1立式万能摩擦磨损试验机研究了比压对ZA27合金的摩擦磨损性能的影响,结果表明,在转速为200 r/min,载荷为100 N,摩擦副为45钢,20号机油润滑条件下,挤压比压为750 MPa时,合金的摩擦磨损性能较好.     

ZA合金挤压铸造凝固过程温度场、应力场数值模拟

用有限元方法分析了ZA合金挤压铸造在凝固过程中的温度场以及由此产生的热应力场．对传热系统模型中的对流、辐射边界条件和凝固潜热进行了处理，用ANSYS有限元软件进行数值计算分析，并给出了计算结果。     

稀土Ce对ZA27合金组织和力学性能的影响

在ZA27合金中加入稀土元素Ce,并采用挤压铸造的加工方法，寻求细化组织和提高力学性能的途径.稀土Ce使ZA27合金的晶粒细化，β相和ε相分布更均匀，并且在晶界处生成了不规则的化合物，该化合物包含Zn、Al、Cu、Ce、Mg等元素.随着含Ce量的增加，化合物的数量增多，有少量偏聚成大块.在挤压力作用下，晶界处ε相要少些.添加稀土Ce后，挤压铸造ZA27合金的抗拉强度、伸长率、硬度均有所提高.结果表明，含Ce量为0.15%时挤压铸造ZA27合金组织和力学性能最好.     

铸造锌铝合金ZA27循环应力——应变特性

对铸造锌合金ＺＡ２７在室温下的力学性能和低周疲劳性能进行了测试，获得了锌铝合金ＺＡ２７的循环应力－应变曲线，并对锌铝合金疲劳试件断口进行了分析，结果表明，锌铝合金ＺＡ２７表现为循环软化。     

砂型及金属型铸造ZA27合金的压蠕变行为

本文作者采用自制的试验装置研究了ZA27合金在砂型和金属型铸造条件下的压蠕变行为.结果表明,合金第一阶段的压蠕变量和稳态蠕变速率随着温度和应力的增高而增大,在较低温度时,金属型铸造合金第一阶段的蠕变量低于砂型铸造合金.合金的压蠕变符合于经验公式lnt=C-nlnσ+Q/RT,砂型铸造合金的应力指数n和蠕变激活能Q分别为3.87和85.26KJmol-1,而金属型铸造合金的应力指数和蠕变激活能分别为3.46和81.09KJmol-1.合金的压蠕变由锌的点阵自扩散和位错的攀移控制,在整个试验温度和应力范围内,砂型铸造合金的压蠕变抗力高于金属型铸造合金.     

挤压铸造计算机数值模拟

铸造过程计算机数值模拟是学科发展的前沿,随着挤压铸造技术的发展,其计算机数值模拟在国内外被广泛应用,介绍了挤压铸造数值模拟的研究进展、充型凝固过程的数学模型的建立以及挤压铸造的计算机数值模拟的发展方向。     

Thermal-stress simulation of direct-chill casting of AZ31 magnesium alloy billets

Two-dimensional (2D) transient coupled finite element model was developed to compute the temperature and stress field in cast billets, so as to predict the defects of the I-type billets made from AZ31 magnesium alloy and find the causes and solutions for surface cracks and shrinkages during direct-chill (DC) casting process. Method of equivalent specific heat was used in the heat conduction equation. The boundary and initial conditions used for primary and secondary cooling were elucidated on the basis of the heat transfer during the solidification of the billet. The temperature and the thermal-stress fields were simulated with the thermal-structural coupled module of ANSYS software. The influences of casting parameters on the distributions of temperature and stress were studied, which helped optimize the parameters (at pouring temperature of 680 °C, casting speed of 2 mm/s, heat-transfer coefficient of the second cooling equals to 5 000 W/m²·°C⁻¹). The simulation results of thermal stress and strain fields reveal the formation mechanism of some casting defects, which is favourable for optimizing the casting parameters and obtain high quality billets. Some measures of controlling processes were taken to prevent the defects for direct-chill casting billets. Funded by the 973 National Grand Theoretical Research Program(No. 2007CB613700), the National Sci&Tech Support Program(No. 2007BAG06B04), National Natural Science Foundation of China (No. 50725413), and the Natural Science Foundation of Chongqing(No. CST, 2007bb4413)     

Numerical simulation of the temperature fields of stainless steel with different roller parameters during twin-roll strip casting

The temperature field of stainless steel during twin-roll strip casting was simulated by experiment and a finite element (FE) model. By comparing the measured result with the simulated values, it is found that they fit close to each other, which indicates this FE model is effective. Based on this model, the effects of roll gap (0 and roll radius (R) on solidification were simulated. The simu-lated results give the relationship between t or R and the position of the freezing point. The larger the t is and the smaller the R is, the closer the position of the freezing point is to the exit.