《低壓鑄造過程彈性波傳播對兩相區補縮的作用機理》是依託哈爾濱工業大學，由吳士平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低壓鑄造過程彈性波傳播對兩相區補縮的作用機理
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳士平
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
ZL205A鋁合金是典型的寬結晶合金，縮松傾向十分嚴重。採用低壓鑄造技術生產的航空、航天ZL205A鑄件100% X光探傷，對鑄件的緻密度有極其嚴格的要求。本項目在低壓鑄造中引入振動機制，並且通過研究振動過程的特徵，凝練了振動問題的科學本質，既彈性波在粘彈性介質中傳播問題。在鑄件凝固數值模擬研究基礎上，建立彈性波在彈性及粘彈性雙相介質中傳播的物理模型與數學模型，並採用數值模擬技術研究振動引起的彈性波在粘彈性介質中傳播及衰退規律，研究彈性波對雙相介質結構的固相骨架的鬆散機制與雙相介質結構中合金流體的補縮流動機制，研究振動對低壓鑄造過程補縮的影響。獲得彈性波在變溫、粘彈性介質中傳播的特徵及規律；獲得振動條件下寬結晶合金低壓鑄造鑄件補縮機理，為提高寬結晶合金低壓鑄造補縮能力提供技術基礎，同時，為探索低壓下振動對糊狀凝固合金合金的補縮機制以及進一步豐富和發展凝固控制技術奠定理論基礎。
結題摘要
具有寬結晶凝固特點的ZL205A合金是航空航天領域廣泛採用的高強鑄造鋁合金，是飛機與火箭上許多重要部位的關鍵零部件，其成形的質量直接關係到飛機與火箭的質量與安全，受到業界的廣泛關注。由於寬結晶合金難於補縮的特點，導致ZL205A合金低壓鑄造鑄件中的縮松缺陷依然十分嚴重。為此，研究開展了彈性波在粘彈性介質中傳播的理論研究，探究了振動對ZL205A合金低壓鑄件補縮的影響，具體研究如下：1、建立了振動在合金凝固過程傳輸的基本方程；2、振動在合金凝固過程中的傳播；3、探究了寬結晶合金振動補縮機理；4、研究了低壓鑄造中寬結晶合金振動補縮規律。上述研究取得了一系列重要的結果：（1）構建了彈性波在彈性及粘彈性變溫介質中傳播的熱-力耦合傳輸模型，統一了彈性波在彈性-粘彈性-粘性介質中傳播的多模型問題；（2）建立了熱力耦合傳輸模型的高階交錯格線有限差分算法，開發了彈性波在變溫變結構粘彈性複雜介質中傳播的數值模擬軟體，為研究振動對鑄件補縮的影響提供了分析平台；（3）獲得了彈性波在金屬熔體中的傳播和衰減規律：彈性波在非均溫的金屬熔體中會發生散射衰減；彈性波在金屬熔體中的衰減係數隨熔體溫度的升高而先升高后減小，衰減係數最大的溫度對應合金的枝晶搭接溫度；（4）獲得了振動促進低壓鑄件補縮的機制和補縮規律：振動對晶粒堆積結構的改變是促進寬結晶合金漿態補縮和爆發式補縮的主要原因；振動產生的附加壓力和對毛細通道尺寸的改變是促進寬結晶合金枝晶間補縮的主要原因；提高保壓壓力，採用波導桿沿水平方向向鑄件中施加大振幅和共振頻率的振動能最大程度地促進低壓鑄造的補縮能力。上述研究所取得的成果對於推動鑄件特殊外場下成形理論的進步，提高特種鑄造技術具有重要的理論意義和指導實際生產的套用價值。
