镁合金半固态微观组织形成过程数值模拟

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1、华中科技大学硕士学位论丈-===============================摘要，半固态金属成形技术具有非常广阔的发展前景。研究半固态微观组织的形成过程对优化半固态成形工艺具有重要的意义。‘r本文在分析镁合金半固态微观组织的形成机理基础上，建立了适合描述非枝晶组织生长的数学模型，并且模拟了在不同半固态制备条件下晶粒的生长形态，模拟结果与实验结果相符合。7本文解释了半固态铸造组织中晶粒细化的现象，认为搅拌造成的强追流动使得熔体内部温度非常均匀，从而大大增加了液相中的形核位置；型壁及液面的温度要低一些，这些部位能形成较多的晶粒，并随熔体运动漂移进入内部，极大地增大了熔体中的形核率。对

2、于非枝晶组织的形成原因，本文认为搅拌极大地改变了凝固过程的传热和传质，晶粒处于一个相对均匀的生长环境中，固一液界面的温度场与浓度场分布在不停地变化着，没有哪个方向可以有明显的优先生长条件，晶粒在各个方向上均匀长大，最终长成球状晶。、{本文分析了半固态金属制备过程中搅拌状态下晶粒生长的浓度场及温度场，将凝固速度与液体的流动速度作为晶粒生长形态的影响因素，建立了液体运动状，态下的晶粒生长形态模型。瞳用品粒形状分数／：(o<，：sI)来描述晶粒的形状，一塑．，：=口V，其中尺为凝固界面推进速度，v为液体相对晶粒的流动速度。根据生长形态方程编制了模拟软件，对不同条件下的晶粒生长过程进行了模拟，结果与

3、I实际相符合。，针对半圆态金相组织的特点，开发了一套“半固态金相组织计算机分析软件”。软件能分析半固态金属金楣组织中的固相组分及晶粒尺寸，{该软件具有识别效果好、适应性强、运行速度快、操作简易等特点，已成功地用于镁合金半固态组织的分析。一l一关键词：半固态金属、镁合金、计算机模拟晶粒生长模型、固相组分j1，

4、华中科技大学硕士学位论文AbstractTheprocessingtechnologyofsemi·solidmetalshasveryvastdevelopmentforeground．andtheresearchonthemicrost／'uctureformationofsemi-

5、solidmetalsisverysignificanttotheoptimizationofsemi—solidprocessingtechnology．Basedontheanalysisofthemechanismofthemicrostructuroformationofmagnesiumalloysundersemi—solidstate，amathematicalmodelsuittodescribethegrowthprocessofi】．on—dendriticstructurewasdevelopedinthispaper，andthemorphologiesofcryst

6、algrowthunderdifferentconditionsofsemi—solidprocessingweresimulated．Thesimulationresultswereinaccordwiththeexperimentalresults．111ephenomenonofgrainrefinementinsemi—solidcastingwasexplainedinthethesis．Itisproposedthat、^rithvigorousconvectioncausedbystirring．thetemperatureofliquidbecomesveryuniform，

7、andthenucleationsitesintheliquidareincreasedgreatly．Asthetemperaturenearthewallofmoldandtheinterfaceofliquidislowerthanthatinsideofliquid,moregrailasarcnucleatedintheseregiOIlS，grainsdriftintoinsideofliquidwiththeforcedflow,andthenumberofnucleationisincreaseddrastically．Themechanismofgrainsgrowinga

8、snon-dendriticstructurewasanalysedinthethesis．thetransportofheatandmassduringsolidificationisgreatlychangedbystirring，孕缸nsareinarelativelyuniformlyenvironment,andthedistributionofthetcmperaturo丘eHandtheconc