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铝铸件凝固过程微观组织模拟的研究

侯卫周  
【摘要】: 随着我国工业水平的提高,铝合金铸件以其优异的性能获得越来越广泛的应用。采用计算机数值模拟技术预测铝合金铸件的微观组织的形核和生长以及溶质的扩散过程,并最终能预测铸件的机械性能,是当今国内外该领域的研究热点。 作者以金属凝固理论为基础,确定论方法和随机论方法相结合,建立了二维基础上模拟铝合金铸件微观组织的数学物理模型。该模型中包括了晶体的形核模型和生长动力学模型。在晶体生长过程中,考虑了枝晶的优先生长方向和柱状晶向等轴晶转变(CET)等问题。并将目前较为成熟的温度场模型引入到微观组织模拟中。利用温度梯度加速度与抗拉强度之间的关系,计算出模拟区域的抗拉强度,进而换算为硬度,达到预测铝合金铸件机械性能的目的。 作者以Microsoft公司的Visual C++6.0作为软件的开发工具,利用微机开发了在Windows 2000环境下运行的具有自主权的模拟系统。该系统能够较好的模拟铝合金铸件的微观组织和预测铸件的机械性能。 作者选择了”T”型铝合金铸件进行了实验研究。分别改变了铸件的合金成分、铸型材料和不同的浇注温度进行了实际的实验验证。对在不同条件下得到的铸件,观察其微观组织,同时对硬度进行测量。结果表明,计算机的数值模拟与实验的结果比较接近,说明了软件能够较好的模拟铝合金铸件的微观组织,达到预测铸件机械性能的目的。


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