發(fā)布時間：2022-01-06 05:20

　　Al-In偏晶合金是一種具有良好軟磁性的合金,其低矯頑力的特性使得其廣泛應(yīng)用于工業(yè)電機、變壓器等原件設(shè)備的電芯。但其材料的優(yōu)良組織特性僅在彌散相均勻分布的凝固組織中才得以體現(xiàn),而偏晶合金在凝固至組元難混溶區(qū)間時將分解為兩個難混溶的液相,極易造成偏晶合金產(chǎn)生嚴重的偏析甚至出現(xiàn)兩相分層等現(xiàn)象,極大的限制了該類偏晶合金的研究與發(fā)展。本文選取Al-In偏晶合金為研究對象,針對其在無重力、常規(guī)重力、穩(wěn)恒磁場、旋轉(zhuǎn)磁場以及不同組分等條件下進行偏晶合金凝固過程的模擬及部分實驗研究,力求探尋控制偏晶合金均勻凝固的新途徑。模擬方面本文采用歐拉-歐拉法建立了能夠描述Al-In偏晶合金難混溶區(qū)凝固過程彌散相形核、擴散長大、Ostwald熟化、Marangoni遷移、穩(wěn)恒磁場、旋轉(zhuǎn)磁場等復(fù)雜物理過程的數(shù)學(xué)模型,并以守恒方程為基礎(chǔ)建立了宏觀能量傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型,即建立了源項、非穩(wěn)態(tài)相、擴散相、對流相等組成的可以描述偏晶合金凝固過程的偏微分方程組。并基于CFD計算流體力學(xué)商業(yè)軟件,在C++語言編譯的運算程序二次開發(fā)中實現(xiàn)方程雙精度耦合求解。并通過模擬所得的凝固過程中的基體相溫度場、彌散相速度場、體積分數(shù)場以及液滴直... 

【文章來源】：沈陽建筑大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?６０６３鋁合金凝丨彳，丨組織屮［＾２８丨相的觀察及分析

鑄造過程中對合金均勻性等要??求［３３］。鄭天祥等［３４］研宄Ｚｎ－１０％Ｂｉ過偏晶合金在磁場與交變電場的復(fù)合場中的凝固過程，??實驗結(jié)果表明單一磁場對抑制偏晶合金的偏析作用有限，當通入交變電流后可以更好的??對第二項液滴進行細化，且交變電流達到某一特定值（５０Ｈｚ）得到的凝固組織最為均勻。??Ｚｈｏｎｇ等網(wǎng)將Ｚｎ－３０％Ｂｉ合金置于電磁復(fù)合場中，發(fā)現(xiàn)當電磁力（由電磁場與交流電場??相互作用引起的）的幅值為８５Ｎ／ｃｍ３，頻率為５０Ｈｚ時，可以實現(xiàn)較為均勻的固體結(jié)構(gòu)。??＿＿＿??圖１．３－３０％Ｂｉ偏晶合金在不同電磁力作用下以２５Ｋ／ｍｉｎ的速率進行溫降時顯微組織圖與局部放??大圖（ａ）?２０Ｈｚ；?（ｂ）?２０Ｈｚ；?（ｃ）?５００Ｈｚ【３５】??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｅｒｏ－?ａｎｄ?Ｍｉｃｒｏ－?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆＺｎ－３０％Ｂｉ?ａｌｌｏｙｓ?ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ?ａｔ?ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｒａｔｅ?ｏｆ?２５Ｋ／ｍｉｎ?ｕｎｄｅｒ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＥＭＢＦ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ：?（ａ）?２０Ｈｚ；?（ｂ）?５０Ｈｚ；?（ｃ）?５００ＨｚＩ３５］??鄧安元等［３６］實驗研宄了低熔點Ｓｎ－３２％Ｐｂ－５２Ｂｉ合金在交變磁場與靜磁場的作用下??其液面波動及其不穩(wěn)定行為，實驗發(fā)現(xiàn)單獨施加交變磁場時，熔體表面處于波動狀態(tài)，??在此同時施加橫向的水平靜磁場則可有效抑制交變磁場作用下液滴的不穩(wěn)定擺動和旋??轉(zhuǎn)運動。??在復(fù)合電磁場條件下制備的偏晶合金凝固組織均勻性優(yōu)于單一電磁場，復(fù)合電磁場??可以通過兩個或兩個以上交互作用的電磁場來彌補單一電磁場對改善凝固組織偏析方??面的不足。通過研宄復(fù)合電磁場所產(chǎn)生

Ｄ，?—溶質(zhì)再丨相中的擴散系數(shù)；??Ｖ?—Ｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎ?算子。??模型１建立在三個相場變量和濃度場之上，通過忽略流體的流動來監(jiān)測偏晶合金凝??固過程中的部分主要特征，深入偏晶合金凝固過程的研究，但其缺點在于僅可用作于偏??晶溫度附近一定范圍內(nèi)的凝固過程。模型２通過Ｃａｈｎ－Ｈｉｌｌａｒｄ模型控制濃度場變量來區(qū)??分兩項，并使用單個相場來區(qū)分相的液固狀態(tài)，使得其可以計算更寬的溫度范圍內(nèi)偏晶??合金的凝固過程，可以清晰的展現(xiàn)單晶相圖的整個過程。兩種模型均構(gòu)造了一個與溫度??相關(guān)的界面能，在偏晶合金的兩個液相中引入Ｍａｒａｎｇｏｎｉ對流，并通過與廣義Ｎａｖｉｅｒ－??Ｓｔｏｋｅｓ方程聯(lián)立擴展了兩個相場模型，建立了有效描述偏晶合金凝固過程的數(shù)學(xué)模型。??并通過相應(yīng)的實驗驗證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性，如圖２．１。??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]Al-Bi偏晶合金難混溶區(qū)液相分離的模擬與控制[D]. 康智強.東北大學(xué) 2011

碩士論文
[1]旋轉(zhuǎn)磁場對鑄造鎂合金組織和力學(xué)性能的影響[D]. 霍春影.沈陽工業(yè)大學(xué) 2017
[2]旋轉(zhuǎn)磁場及稀土復(fù)合作用下鎂合金組織性能變化規(guī)律的研究[D]. 許小芳.武漢理工大學(xué) 2008



本文編號：3571813