鋁合金凝固氣孔形成預測系統

成果簡(jiǎn)介： 建立了元胞自動(dòng)機-有限差分-格子玻爾茲曼耦合模型，對鋁合金凝固過(guò)程中的枝晶生長(cháng)和凝固氣泡形成進(jìn)行模擬研究。本模型能夠對等軸晶和柱狀晶生長(cháng)過(guò)程中H濃度的分布演化、H氣泡的自發(fā)形核、以及隨后的氣泡生長(cháng)、合并、運動(dòng)、及其與枝晶的相互作用進(jìn)行合理描述。模擬得到的顯微氣孔形貌與文獻中的實(shí)驗結果吻合良好。模擬結果表明，H氣泡的形成需要一定的孕育時(shí)間。在孕育期內，液相中的H濃度逐漸升高。當液相中的H濃度達到氣泡形核的過(guò)飽和條件后，H氣泡優(yōu)先在枝晶臂根部位置自發(fā)形核。隨著(zhù)冷卻速度的提高和合金熔體內初始H濃度的降低，氣孔形核的溫度更低、凝固組織中的氣孔平均半徑減小、氣孔體積分數降低。模擬比較了二維和三維條件下鋁合金定向凝固過(guò)程中柱狀晶生長(cháng)和凝固氣泡的形成演化過(guò)程。該模型對枝晶生長(cháng)和凝固氣泡形成的模擬研究為優(yōu)化鋁合金鑄造生產(chǎn)工藝提供有力工具。 研發(fā)背景 鋁合金凝固過(guò)程中枝晶生長(cháng)和氣孔形成預測 作用原理 根據鋁合金凝固過(guò)程中的氣-液-固相互作用，基于元胞自動(dòng)機-有限差分-格子玻爾茲曼方法建立耦合模型，模擬鋁合金凝固過(guò)程中的枝晶生長(cháng)、氣孔形成及二者之間的相互作用。