鎂合金半固態流變鑄軋相變傳熱機理研究

《鎂合金半固態流變鑄軋相變傳熱機理研究》是依託南昌大學，由張瑩擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鎂合金半固態流變鑄軋相變傳熱機理研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：張瑩
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

半固態加工與鑄軋技術相結合，套用於鎂合金板帶坯的製備，不僅具有高效、短流程的特點，而且獲得的板坯加工性能良好。深入研究鎂合金半固態傳熱機理，建立合適的半固態漿料相變傳熱模型，對發展半固態成形工藝，提高鎂合金板帶的加工質量有著至關重要的意義。本課題採用多孔介質模型來描述鎂合金半固態鑄軋過程中的傳熱和流動行為，將固相的鎂合金看做多孔介質骨架，將液相鎂合金看作符合達西定律的流體。進行鎂合金半固態漿料對流傳熱實驗和鎂合金半固態流變鑄軋實驗，並對鑄軋過程半固態區域進行表征體元(REV)尺度的有限元熱流耦合模擬。闡明半固態鎂合金的固相率和晶粒組織形態對其溫度場和流場影響的規律，深入分析工藝條件對鑄軋溫度場的影響。探索在孔隙尺度下半固態鎂合金熱流場格子Boltzmann模擬方法，為與半固態組織生長的數值模擬耦合，最終探明半固態成形過程中熱流場與晶粒組織演化之間相互依賴相互影響的關係奠定基礎。

結題摘要

本項目實施期間，項目組按照國家基金管理規定及時提交項目進展報告，匯報項目研究進展情況。在工藝開發、數學建模與模擬、理論研究等方面取得預期成果，基本完成了項目計畫任務書中的內容:搭建了半固態漿料對流傳熱實驗平台，獲取不同工藝條件下的金相圖，利用“高反差黑白化”圖像處理技術計算固相率，與Scheil方程計算的結果相對比，實驗結果與理論符合，且誤差可控制在5%以內;深入分析了不同工藝條件對鑄軋溫度場的影響，完成了半固態金屬凝固溫度場試驗台的設計，取得了半固態金屬凝固過程中的溫度分布數據並進行了整理分析；自行設計了永磁電磁攪拌裝置，為更加深入的研究流變鑄軋過程中半固態漿料溫度場的變化提供了較為可靠的實驗基礎及經驗積累;根據REV尺度多孔介質格子-Boltzmann方法基本理論，建立了求解高固相率半固態漿料滲流過程的熱流耦合數值模型，套用此模型對變孔隙率Poiseuille流動及純擴散凝固進行初步探索，分析了壓差作用下漿料在平板間滲流冷卻與熱流耦合過程，模擬結果表明漿料滲流速度隨溫度降低而減慢，相同時刻下凝固潛熱較大的漿料滲流Re數高;通過巨觀流變學和介觀模擬方法對不同條件下半固態漿料凝固過程中的熱流耦合關係進行數值模擬研究，探明了半固態成形過程中熱流場與晶粒組織演化之間的關係。