本文選題：ZA35合金　切入點(diǎn)：定向凝固　出處：《遼寧工程技術(shù)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：鋅鋁合金具有較高的強(qiáng)度和硬度、良好的耐磨性能,工業(yè)上現(xiàn)已有部分鋅鋁合金制作軸承、軸瓦等耐磨材料來(lái)替代傳統(tǒng)銅合金。然而由于鋅鋁合金的結(jié)晶溫度范圍較寬,常規(guī)鑄造條件下存在偏析嚴(yán)重、底縮等缺陷,運(yùn)用定向凝固技術(shù)可獲得優(yōu)良柱狀單晶或多晶組織,能有效改善鋅鋁合金的力學(xué)和物理性能。微觀組織數(shù)值模擬技術(shù)能在晶粒尺度上對(duì)溶質(zhì)分部、晶體形貌、晶粒形核,長(zhǎng)大等過(guò)程予以模擬研究,進(jìn)而預(yù)測(cè)晶粒微觀組織的特征。本文采用元胞自動(dòng)機(jī)模型(Cellular Automata)與有限元方法(Finite element method)耦合起來(lái)建立的宏觀-微觀計(jì)算的CAFE方法對(duì)ZA35合金定向凝固過(guò)程進(jìn)行了微觀組織模擬。本文建立了定向凝固下柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)化模型,并通過(guò)提高熔煉溫度,使固液界面前沿液相處于過(guò)熱狀態(tài),有效抑制了等軸晶的形成,促進(jìn)了柱狀晶的生長(zhǎng),熔煉溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致羽毛狀組織的形成。探討了模擬過(guò)程中鑄件凝固端傳熱系數(shù)不同,及抽拉速率不同對(duì)定向凝固組織的影響。模擬結(jié)果表明：隨著傳熱系數(shù)增加,冷卻速率加快,鑄件激冷區(qū)面積增加,中間過(guò)渡區(qū)面積減小,較快進(jìn)入穩(wěn)定期。隨著抽拉速度增加,二次枝晶臂間距減小,中間過(guò)渡區(qū)面積相應(yīng)減少。采用自制Bridgman水平定向凝固裝置進(jìn)行ZA35合金定向凝固實(shí)驗(yàn),表明隨抽拉速率增加,二次枝晶臂間距減小,隨磁感應(yīng)強(qiáng)度增加,二次枝晶粗化加劇。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果相符。
[Abstract]:Zn-Al alloy has high strength and hardness and good wear resistance. Some of Zn-Al alloy have been used to make bearing, bearing, bearing and other wear-resistant materials to replace the traditional copper alloy. However, because of the wide crystallization temperature range of Zn-Al alloy, Under conventional casting conditions, there are some defects such as serious segregation and bottom shrinkage. Good columnar single crystal or polycrystalline structure can be obtained by directional solidification technique. The numerical simulation technique of microstructure can simulate the solute distribution, crystal morphology, nucleation and growth of zinc aluminum alloy on the grain scale, which can effectively improve the mechanical and physical properties of Zn-Al alloy. Cellular Automata (CA) coupled with finite element method (finite element method) was used to calculate the microstructure of ZA35 alloy by CAFE method. The transformation model of columnar crystal to equiaxed grain under directional solidification is established. By increasing the melting temperature, the liquid phase at the front of the solid-liquid interface is in an overheated state, which effectively inhibits the formation of equiaxed crystals and promotes the growth of columnar crystals. Too high melting temperature will lead to the formation of feathered microstructure. The effects of different heat transfer coefficient at solidification end of casting and different pulling rate on directional solidification microstructure are discussed in this paper. The simulation results show that the heat transfer coefficient increases with the increase of heat transfer coefficient. With the increase of the cooling rate, the area of the quench zone increases, the area of the intermediate transition region decreases, and the area of the intermediate transition zone decreases, and the secondary dendrite arm spacing decreases with the increase of the pull-out speed. The area of intermediate transition zone is reduced correspondingly. The experiments of directional solidification of ZA35 alloy with self-made Bridgman horizontal directional solidification device show that with the increase of pulling rate, the secondary dendritic arm spacing decreases and the magnetic induction intensity increases. The secondary dendrite coarsening is aggravated. The experimental results are in agreement with the simulation results.
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.13

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