球墨鑄鐵廣泛應(yīng)用于汽車鑄件的生產(chǎn)中,現(xiàn)今鑄件力學(xué)性能普遍達(dá)標(biāo)的情況下,表面質(zhì)量的高要求對檢測并提高球墨鑄鐵的鑄造性能提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)因其參數(shù)控制難度高導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度與復(fù)現(xiàn)性較差,且傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的周期較長,成本較高。因此,工業(yè)生產(chǎn)中亟需采用數(shù)值模擬的方法檢測并定量評價(jià)球墨鑄鐵的流動(dòng)性與凝固組織。以往的球墨鑄鐵充型過程的數(shù)值模擬研究多集中在鐵液完全充型的條件下,鮮有關(guān)于不完全充型的流動(dòng)性模擬的研究報(bào)道。在凝固過程的數(shù)值模擬方面,研究多集中在元胞自動(dòng)機(jī)編程領(lǐng)域。這種方式對奧氏體與石墨進(jìn)行獨(dú)立建模處理,在枝晶生長形態(tài)上可以獲得較高的精確度,但是僅限于微觀狀態(tài)下的模擬,難以和宏觀流動(dòng)場進(jìn)行耦合,進(jìn)而難以在同一組參數(shù)下同時(shí)獲得流動(dòng)性與凝固組織的模擬結(jié)果。本文針對上述問題,建立了新的球墨鑄鐵流動(dòng)性與凝固組織的參數(shù)系統(tǒng)。計(jì)算了特定組分下不同碳硅濃度的亞共晶球鐵的熱物性參數(shù),設(shè)定并優(yōu)化了晶粒生長模擬所需的面形核參數(shù)與體形核參數(shù)。通過Procast軟件的重力澆注模塊與CAFE模塊對鐵液的宏觀流動(dòng)與微觀晶粒生長進(jìn)行了耦合,模擬分析了不同的碳、硅濃度對亞共晶球墨鑄鐵流動(dòng)場與溫度場的影響,進(jìn)而... 

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 球墨鑄鐵流動(dòng)性及凝固特性概述
        1.2.1 影響金屬液流動(dòng)性的因素
        1.2.2 金屬液停止流動(dòng)理論與研究進(jìn)展
        1.2.3 球墨鑄鐵凝固過程研究進(jìn)展
    1.3 鑄造過程數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論
        1.3.1 充型過程模擬理論及數(shù)學(xué)模型
        1.3.2 凝固過程模擬理論及數(shù)學(xué)模型
        1.3.3 微觀組織模擬理論及數(shù)學(xué)模型
    1.4 本文研究內(nèi)容
第2章 球墨鑄鐵流動(dòng)性及凝固組織的模擬建模與試驗(yàn)
    2.1 實(shí)驗(yàn)方案
    2.2 流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原材料
        2.2.2 試樣分析測試方法
    2.3 模擬過程參數(shù)設(shè)置
        2.3.1 計(jì)算模型建立及網(wǎng)格劃分
        2.3.2 材料參數(shù)設(shè)置與熱物性計(jì)算
        2.3.3 流動(dòng)場參數(shù)選取
        2.3.4 初始條件與邊界條件設(shè)置
        2.3.5 晶體形核與生長參數(shù)設(shè)置
    2.4 小結(jié)
第3章 碳元素對球墨鑄鐵流動(dòng)性和凝固組織影響的模擬研究
    3.1 合金元素選擇及成分設(shè)計(jì)
    3.2 不同碳濃度螺旋試樣模擬結(jié)果分析
        3.2.1 碳濃度對螺旋試樣流長的影響
        3.2.2 碳濃度對晶粒平均尺寸的影響
    3.3 球墨鑄鐵流動(dòng)性模擬的流動(dòng)場與溫度場分析
        3.3.1 不同碳濃度螺旋試樣流動(dòng)場分析
        3.3.2 不同碳濃度螺旋試樣溫度場分析
    3.4 球墨鑄鐵凝固特性分析
        3.4.1 碳對鐵液液固溫區(qū)與過熱度的影響
        3.4.2 碳對晶粒形核與生長的影響
        3.4.3 碳對鐵液流股末端固相率的影響
        3.4.4 碳對鐵液熱焓的影響
    3.5 流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果
        3.5.1 碳濃度對螺旋試樣流長的影響
        3.5.2 碳濃度對晶粒平均尺寸的影響
    3.6 增碳影響球墨鑄鐵流動(dòng)性和凝固組織的機(jī)理分析
    3.7 小結(jié)
第4章 硅元素對球墨鑄鐵凝固組織和流動(dòng)性影響的模擬研究
    4.1 合金元素選擇及成分設(shè)計(jì)
    4.2 不同硅濃度螺旋試樣模擬結(jié)果分析
        4.2.1 硅濃度對螺旋試樣流長的影響
        4.2.2 硅濃度對晶粒平均尺寸的影響
    4.3 球墨鑄鐵流動(dòng)性模擬流動(dòng)場與溫度場分析
        4.3.1 不同硅濃度螺旋試樣流動(dòng)場分析
        4.3.2 不同硅濃度螺旋試樣溫度場分析
    4.4 球墨鑄鐵凝固特性分析
        4.4.1 硅對鐵液液固溫區(qū)與過熱度的影響
        4.4.2 硅對晶粒形核與生長的影響
        4.4.3 硅對鐵液流股末端固相率的影響
        4.4.4 硅對鐵液熱焓的影響
    4.5 流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果
        4.5.1 硅濃度對螺旋試樣流長的影響
        4.5.2 硅濃度對晶粒平均尺寸的影響
    4.6 增硅影響球墨鑄鐵流動(dòng)性和凝固組織的機(jī)理分析
    4.7 小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡介及科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6](TiB+La2O3)/IMI834復(fù)合材料鑄造性能[J]. 李九霄,王冀恒,黃光法,呂維潔.  稀有金屬材料與工程. 2017(S1)
[7]Sr變質(zhì)對Al-Si-Mg合金的流動(dòng)性、力學(xué)性能和導(dǎo)熱系數(shù)的影響[J]. 毛文龍,周海濤,王順成,宋東福.  鑄造. 2017(02)
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碩士論文
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[2]高強(qiáng)度高伸長率球墨鑄鐵材質(zhì)（QT700-10）研究[D]. 國林釗.山東大學(xué) 2015
[3]高韌性球墨鑄鐵冷卻壁的組織性能研究及凝固模擬試驗(yàn)[D]. 張曉敏.鄭州大學(xué) 2010
[4]機(jī)車搖枕鑄件工藝的數(shù)值模擬[D]. 許鵬飛.重慶大學(xué) 2009



本文編號：3712244