SiCp/ZL101A復(fù)合材料在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于鑄造成型,因此研究其熔體制備、組織性能和鑄造特性很有必要。本文基于Ansys Fluent軟件模擬攪拌鑄造過程中的攪拌流場,以模擬計算結(jié)果為指導(dǎo),采用半固態(tài)攪拌鑄造工藝制備SiCp/ZL101A復(fù)合材料,通過金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡觀察分析了復(fù)合材料的顯微組織,研究了熱擠壓工藝和熱處理工藝對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,最后基于Procast模擬研究了復(fù)合材料鑄造流動性的影響因素。通過Ansys軟件包中Design Modeler軟件進行攪拌鑄造設(shè)備（包含攪拌槳、攪拌軸和坩堝）的建模,使用Mesh劃分網(wǎng)格并設(shè)置幾何集,再基于商用CFD軟件Ansys Fluent,選擇MRF模型、多相流模型中的Mixture模型、湍流模型中的k-e模型,模擬計算攪拌槳高度、攪拌槳槳葉數(shù)量、攪拌槳轉(zhuǎn)速對坩堝內(nèi)攪拌流場（主要有壓力場、流速場和湍流場）的影響,分析了攪拌槳轉(zhuǎn)速對SiC顆粒分布的影響。模擬研究發(fā)現(xiàn),攪拌槳的高度在熔體高度的10%-30%之間、攪拌槳槳葉數(shù)量越大、攪拌槳轉(zhuǎn)速在1200rpm附近時,對SiC顆粒的均勻分布較為有利。通過半固態(tài)攪拌鑄造制... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

螺旋砂型模具測試設(shè)備示意圖[54]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-10-一般材料性能的評價方法要求具有可重復(fù)性和可比較性，材料鑄造流動性的測量往往因為各種因素的影響而無法重復(fù)和比較�，F(xiàn)在材料流動性的評價[54]一般有兩種方法：螺旋砂型模具法和帶型模具法。螺旋砂型模具測試設(shè)備如圖1-1所示，主要由一個澆注杯、一個短的圓錐形澆口、一個連接到氣缸的塞子棒和一個硅砂模具組成。帶型模具測試設(shè)備如圖1-2所示，主要由長度相同而截面大小不同的長通道、絕緣澆注套管、兩個半圓柱組成的澆注系統(tǒng)等組成。圖1-1螺旋砂型模具測試設(shè)備示意圖[54]a)頂視圖;b)塞子棒、澆注杯、砂型側(cè)面圖(尺寸單位為mm);c)開模和鑄件樣品圖1-2帶型模具測試設(shè)備示意圖[54]a)帶型模具的頂視圖和側(cè)視圖(尺寸單位mm);b)開模和鑄件樣品1.4.2鋁基復(fù)合材料鑄造流動性的模擬目前關(guān)于復(fù)合材料鑄造流動性的模擬目前還比較少。鑄造流動性模擬大多是基于Procast進行的，但是Procast由于自身局限性，無法直接模擬顆粒和基體形成的兩相流，因此目前大多數(shù)模擬方法都是先行計算復(fù)合材料在特定條件下的物性參數(shù)，再基于Procast進行復(fù)合材料鑄造流動性的模擬。蘇大為[55]等基于Procast進行了Al2O3/A356.2復(fù)合材料的鑄造流動性模

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-13-中，升溫至800℃，保溫2小時。同時將鈮坩堝升溫至300℃，將鋁液倒入其中，熔體呈現(xiàn)半固態(tài)，半固態(tài)溫度為590℃，然后加入在400℃的爐子中預(yù)熱120s的SiC顆粒，進行機械攪拌，轉(zhuǎn)速控制在800rpm-1200rpm。轉(zhuǎn)速要控制合適，轉(zhuǎn)速太大，容易造成熔體吸入氣體過多；轉(zhuǎn)速太小，容易造成顆粒在熔體中團聚分布。機械攪拌30min后開始升溫，保持轉(zhuǎn)速不變，升溫至605℃后，通入氬氣除氫，降低轉(zhuǎn)速至200rpm以下，不破壞顆粒表面氧化膜，升溫至750℃時，澆注到300℃預(yù)熱的模具中進行重力鑄造。整個過程中，鋁液溫度變化如圖2-2所示。圖2-2攪拌鑄造制備SiCp/ZL101A復(fù)合材料過程中的溫度變化曲線2.2.2熱擠壓工藝SiCp/ZL101A復(fù)合材料的熱擠壓工藝通過200噸液壓機來完成。擠壓溫度設(shè)置為450℃，擠壓比設(shè)置為12:1，擠壓速度為15mm/s左右，在進行熱擠壓之前，先行對復(fù)合材料進行均勻化熱處理，即在500℃的溫度下保溫24小時。擠壓前，將復(fù)合材料鑄錠和擠壓模具在450℃的溫度下保溫2小時，并且在擠壓模具和套筒之間涂抹石墨油以達到減少摩擦阻力的目的。2.3材料組織結(jié)構(gòu)分析2.3.1X射線衍射分析使用Empyrean智能X射線衍射儀，對SiCp/ZL101A復(fù)合材料進行X射

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3585463