非晶合金板材水平連鑄過程復(fù)雜,且剛在起步階段,大量的問題仍未得到解決,特別是非晶合金玻璃化轉(zhuǎn)變過程、復(fù)雜性和彈塑性變形之間的交互作用缺乏統(tǒng)一理論;另外在實(shí)時(shí)檢測各項(xiàng)參數(shù)方面,也存在一定的難度。當(dāng)前的研究中更多是采用試錯(cuò)法或者冗余法來解決問題,凝固前沿變化趨勢根本無法得到和實(shí)現(xiàn)。本文基于自主研發(fā)的水平連鑄設(shè)備,主要運(yùn)用有限元分析軟件ProCAST對(duì)水平連鑄過程建立三維溫度場的數(shù)學(xué)模型,分析水平連續(xù)鑄造凝固過程和裝備的傳熱特點(diǎn),確定了熱物性參數(shù)的近似處理帶來的影響。并采用控制變量法和正交試驗(yàn)法,進(jìn)行工藝參數(shù)分析和優(yōu)化。本文采用Rc判據(jù)衡量非晶合金形成能力,即臨界冷卻速率(=(-)?),將瞬時(shí)冷卻速率與Rc相比較,認(rèn)為高于臨界冷卻速率即可形成非晶合金。計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該判據(jù)是較為合理的。本文的模擬計(jì)算結(jié)果表明,非晶合金水平連鑄數(shù)值模擬的熱物性參數(shù)中,導(dǎo)熱系數(shù)可以做近似處理,即采用相近非晶合金的文獻(xiàn)值對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大;但比熱對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響較為顯著。結(jié)果也表明,本文在模擬計(jì)算中所做的假設(shè)、邊界條件處理和非晶合金連鑄過程的熱物性參數(shù)的選擇是合理的;模擬計(jì)算分析表明,當(dāng)采用拉停循環(huán)模式時(shí),拉坯速度在2-4 mm/s,澆注溫度控制在1000-1200℃,拉坯起始位置位于結(jié)晶器入口0-14 mm處是合理的,滿足非晶形成的臨界條件。當(dāng)采用勻速拉坯模式,要達(dá)到非晶形成的臨界冷卻條件,拉坯速度不應(yīng)該超過3 mm/s,且拉坯速度為2 mm/s的勻速拉坯工藝優(yōu)于拉停循環(huán)模式下拉坯速度為3mm/s的工藝。分析表明,影響凝固前沿形狀的主次因素為:拉坯速度澆注溫度拉坯起始位置;影響凝固前沿平衡狀態(tài)及板坯中非晶合金含量的主次因素別為:拉坯速度拉坯起始位置澆注溫度。計(jì)算得到的最優(yōu)工藝參數(shù)組合為拉坯速度為4 mm/s,澆注溫度為1080℃,拉坯起始位置放在結(jié)晶器入口14 mm位置處。依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行非晶合金板坯水平連鑄實(shí)驗(yàn),成功制備出非晶合金成分比例較高的(Cu_(47)Zr_(45)Al_8)_(98.5)Y_(1.5)板材。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG249.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2810509