鋁合金超聲半連鑄結晶器熔池流場數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、超聲外場處理金屬熔體是改善鑄錠凝固組織,提高材料力學性能的一種有效方法,是當前國際研究的熱點和未來鑄造技術的一個新的發(fā)展方向。本文以7050鋁合金超聲鑄造為切入點,主要研究了以下幾方面內容:
　　 1、應用多介質聲波傳輸理論對工具桿在鋁合金熔體中的聲壓分布進行計算后,得到了超聲波在鋁合金熔體中的聲壓場分布。在對空化理論以及空化閥值的影響因素進行分析后,結合熔體的聲壓場分布,得出不同功率下超聲波發(fā)生器在鋁合金熔體中所產生的空化區(qū)域

2、。根據(jù)超聲在熔體中的空化區(qū)域分布,采用異質形核模型對7050鋁合金熔體形核參數(shù)進行分析計算,得出超聲波處理能顯著提高熔體的形核率,超聲波功率越大,熔體形核率越大。
　　 2、應用流體仿真軟件Fluent對7050鋁合金超聲半連鑄結晶器熔池流場進行數(shù)值模擬,通過分析和計算得到試驗條件下的聲流驅動力值,隨后通過UDF函數(shù)將其添加到Fluent的計算過程中進行模擬計算,模擬結果表明:由澆注口引起的流場在結晶器液穴內可流動的區(qū)域都產生了

3、熔體流動現(xiàn)象,鋁合金熔體在結晶器熔池內形成兩個大渦流,對稱的排列在澆注口軸線兩側;隨著鑄造速度的增大,熔池流場的基本特征沒有明顯變化,但結晶器熔池內鋁合金熔體整體流速明顯增大;由超聲波產生的聲流效應各向流體流動速度很小遠小于由澆注口引起的外流場速度幅值大小,超聲聲流效應對結晶器熔池流速影響很小,可以忽略不計。根據(jù)仿真結果計算表明,在結晶器熔池流場的作用下,空化區(qū)域產生的大量形核被轉移到熔體非空化區(qū)域,使整個熔池熔體形核率均顯著提高;隨著