作為資源節(jié)約型材料,鐵素體不銹鋼可以取代價(jià)格相對(duì)昂貴的奧氏體不銹鋼應(yīng)用于家電、廚具等生活用品領(lǐng)域。鐵素體不銹鋼軋制成形過(guò)程容易產(chǎn)生折皺甚至邊裂缺陷,降低軋制板材的成材率,從而限制了其廣泛應(yīng)用。近年來(lái),基于凝固過(guò)程的基本理論,一種振動(dòng)激發(fā)形核技術(shù)被提出。盡管前期研究發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠顯著提高鑄錠凝固組織的等軸晶率,但等軸晶的形核及長(zhǎng)大條件和機(jī)理尚不明確。然而,鐵素體不銹鋼的凝固過(guò)程是一個(gè)高溫?zé)岢尚芜^(guò)程,形核和長(zhǎng)大過(guò)程無(wú)法直接實(shí)時(shí)觀測(cè)。因此,數(shù)值模擬的研究具有十分重要的意義。本文以Cr17作為研究對(duì)象,開(kāi)展了振動(dòng)條件下鐵素體不銹鋼凝固過(guò)程的數(shù)值模擬。宏觀模擬方面,通過(guò)Gambit軟件進(jìn)行三維幾何建模,采用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,分析了不同過(guò)冷度和振動(dòng)頻率條件下的溫度場(chǎng)分布、流場(chǎng)分布、晶粒分布及其運(yùn)動(dòng)軌跡和流體的運(yùn)動(dòng)軌跡;微觀模擬方面,通過(guò)元胞自動(dòng)機(jī)（CA）法建立形核（連續(xù)形核模型）和生長(zhǎng)（KGT模型）的二維數(shù)學(xué)模型,采用Microsoft Visual Studio 2010軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,分析了不同時(shí)刻的晶粒形貌組織。初步探討了鐵素體不銹鋼凝固過(guò)程中晶粒形核、剝離和長(zhǎng)大規(guī)律及... 

【文章來(lái)源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

本文使用的三維模型

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文15行三維幾何模型的建立，因?yàn)槠洳粌H操作方便，而且非常實(shí)用。如圖2.1所示，模型的原點(diǎn)是晶核發(fā)生器的中心。晶核發(fā)生器的尺寸：高為60mm，直徑為15mm，而鑄型容器的尺寸：高為100mm，直徑為50mm。圖2.1本文使用的三維模型Fig.2.1Three-dimensionalmodelusedinthisstudy如圖2.2所示，三維幾何模型采用六面體進(jìn)行網(wǎng)格劃分[83]，其中以Z軸作為晶核發(fā)生器的振動(dòng)方向。由于溫度場(chǎng)和流場(chǎng)沿振動(dòng)方向呈對(duì)稱(chēng)分布，本文選擇具有代表性的兩個(gè)點(diǎn)和四個(gè)面作為研究和分析對(duì)象。圖2.2三維幾何模型的有限元網(wǎng)格劃分Fig.2.2Finiteelementmeshgenerationof3Dgeometricmodel

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文18冷度，C；T為標(biāo)準(zhǔn)溫度方差，C。該模型認(rèn)為形核過(guò)程應(yīng)是連續(xù)曲線而不是呈現(xiàn)離散的分布狀態(tài)，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于枝晶和共晶合金的研究。圖2.3進(jìn)行了兩種模型之間的相互比較[87]，可以明確對(duì)比出形核密度與過(guò)冷度之間的關(guān)系并且可以清晰的確定兩種模型中連續(xù)形核模型更加貼近實(shí)際。圖2.3兩種形核模型的對(duì)比[87]Fig.2.3Comparisonoftwonucleationmodels[87]2.2.2生長(zhǎng)模型晶粒的形核過(guò)程發(fā)生之后便是生長(zhǎng)過(guò)程。生長(zhǎng)模型最開(kāi)始應(yīng)用于共晶合金的研究，隨著模型的不斷改進(jìn)逐漸可以進(jìn)行枝晶的相關(guān)研究。大部分金屬以枝晶的形式進(jìn)行生長(zhǎng)，而枝晶生長(zhǎng)類(lèi)型主要包括定向生長(zhǎng)和自由生長(zhǎng)。對(duì)于枝晶生長(zhǎng)的研究模型主要建立在枝晶尖端生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上[88]，目前生長(zhǎng)模型中最為廣泛應(yīng)用是LGK和KGT模型。（1）LGK模型Lipton等人針對(duì)熔體內(nèi)的自由晶生長(zhǎng)提出了經(jīng)典的LGK[89]模型。熔體中的總過(guò)冷度分為四種過(guò)冷度，主要包括成分過(guò)冷、熱過(guò)冷、動(dòng)力學(xué)過(guò)冷和曲率過(guò)冷。由于界面前沿的溶質(zhì)富集，所以大部分合金在溫度和液相線溫度之間的值存在一定差異。由濃度差引起的成分過(guò)冷關(guān)系式如下所示：01Tcmcc*（2-11）式中：m是液相線斜率，1Cwt%；c0是熔體的初始濃度，wt%；c1*是固-液界面溶液濃度，wt%。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3569270