连续式电磁搅拌制备zl112y铝合金流变半固态浆料的工艺研究及装置设计

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1、重庆大学硕士学位论文连续式电磁搅拌制备ZL112Y铝合金流变半固态浆料的工艺研究及装置设计姓名：左宏志申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：刘昌明20050501重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要本研究的目的是设计一套三个线圈协同工作的连续式电磁搅拌的实验装置并通过计算机模拟来优化三个线圈所采用的工艺参数使其在既节约能源又易于控制温度的前提下仍能得到合适的半固态浆料本文首先设计了单个线圈进行电磁搅拌的实验装置通过对不同温度及不同搅拌工艺下得到的材料的显微组织的比较确定了合理的半固态温度和搅拌工艺即半固态温度为590震荡电流为500

2、A在该工艺下初生相圆整的均匀地分布在基体上晶粒大小为20m随后对单个线圈电磁搅拌过程进行建模及电磁场和流速场的耦合模拟得到了电磁场分布和流速场分布从流速场分布情况来看在熔体内部竖直方向上存在两个高度相等的漩涡该结果与电磁搅拌的原理及实验结果相一致因此模拟出的结果切合实际通过计算求出在该温度和工艺下熔体内部的平均流动速度为3.2cm/s,将该速度作为能否得到半固态浆料的判据接着自行设计了连续式电磁搅拌的实验装置解决了熔体容器材料及底部流出控制阀两个难题随后对连续式电磁搅拌过程进行建模及磁场和流速场耦合模拟得到三个线圈进行电磁搅拌时的熔体内

3、部流速场分布发现熔体内部的流动是由许多漩涡组成的从熔体底部到距离底部32mm的熔体区域内温度在590和594之间由于该合金的液相线温度为594所以只有该区域有固相析出另外通过模拟结果可以看出该区域内部存在一个较大漩涡可认为固相几乎都在该区域内的漩涡中运动其它的区域只是纯液相的流动模拟中分别采用了三种不同的搅拌工艺500A-800A-1000A和400A-600A-800A这两种工艺模拟出的在熔体底部出口处的平均流动速度分别为6.3cm/s和4.1cm/s均大于临界平均流动速度而采用第三种工艺即200A-400A-600A时出口处的流动速

4、度为2.45cm/s因此只有前两种工艺可以得到满足要求的半固态浆料然而从节能方面考虑选择第二种工艺较好最后将其进一步改进为400A600A400A此时出口处的流动速度为3.9cm/s该结果比较理想对连续式电磁搅拌过程的实验研究有积极的指导意义关键词半固态流变电磁搅拌计算机模拟ANSYS,电磁场流速场I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAsthepurposeofthisresearch,asuitofcontinuousstirringunitwiththreeinductioncoilsworkingtogetherwill

5、bedesigned,Andthen,theprocessingparametersofthethreecoilswillbeselectedandoptimizedtoobtainthesuitablesemi-solidslurryofZL112Yalloythroughthesimulationoffluidfieldwithcomputer,bothsavingenergysourcesandeasycontrollingthetemperaturearethepreconditionofthisselection.Firstl

6、y,anelectromagneticstirringunitforexperimentwithasinglecoilwasdesignedinthispaper.Areasonablesemi-solidtemperatureandstirringtechnologywereconfirmedthroughthecomparisonofthemicrostructureofthematerialatdifferenttemperaturesandstirringtechnologies,Thatwas590ofthetemperatu

7、reand500Aoftheconcussivecurrent.Withthistechnologyandtemperature,theglobalаphasedistributedinthemicrostructureofalloyshapely,andthesizeofаphasewas20m.Secondly,themodelingandsimulationofthecouplingoftheelectromagneticfieldandthefluidfieldofelectromagneticstirringwithsingl

8、ecoilweredone,andthenthedistributingoftheelectromagneticfieldandthefluidfieldwereobtainedthroughthesimu