材料凝固计算机模拟,金属基复合材料凝固过程计算机模拟Ⅲ.pdf

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第 卷第 期

"" $ 南方冶金学院学报 W;(#""VB;#$

年 月

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金属基复合材料凝固过程计算机模拟(!)

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刘 政 ,龚 平

(南方冶金学院教务处,江西 赣州 ;华北计算技术研究所,北京 )

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摘 要:根据所建立的金属基复合材料凝固过程的数学模型,编制了相应的算法,对

氧化铝短纤维增强 合金复合材料的凝固过程进行了数值模拟 结果表

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明,模拟结果与实验结果相吻合;随着纤维体积分数的增加,复合材料的凝固速率下

降#液态合金流动对复合材料凝固时温度场的影响可忽略#

关键词:金属基复合材料;凝固;计算机模拟

中图分类号: 文献标识码: 文章编号:

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! 引 言

数值模拟技术作为一种凝固过程研究方法,最早应用在铸钢件上,后来又发展到模拟各

种合金及有色金属的凝固过程# 金属基复合材料的出现只有三十多年的历史,加上其本身特

性,因此,对于金属基复合材料铸造生产过程的凝固模拟研究的较少 随着人们逐步深入认识

#

凝固过程对金属基复合材料组织性能的影响,近些年来,金属基复合材料凝固过程的研究工

作日趋活跃,已成为研究的热点7!8#美国9:2 的9;<.>?=> 等人对金属基复合材料的凝固过程

作了大量研究,八十年代末,发表了液态金属浸渗纤维预制件的研究报告7"8 ,指出纤维的体积

7$8

分数和温度对渗流过程影响极大#@1=>A??=. 等人 对液态金属浸渗纤维预制件的过程作了数值

解析,但是在计算中未考虑结晶潜热的释放#B;1

件的最小压力7%8 ,指出三维流动的模型比单向和双向流动模型所需的压力小#GDH;? 等人对纯金

属浸渗纤维预制件作了数值模拟计算,建立了浸渗过程的热量和质量传输模型7*8#ID>1JD>.F

和:?7K8通过对碳化硅增强’$*K 铝合金凝固过程的研究,建立了一维模型,并用该模型作了

数值计算#我国的学者在金属基复合材料凝固模拟方面也进行了一些研究,取得了一些成绩,

如采用有限元法模拟了金属基复合材料的浇注凝固过程748 ,研究了纤维增强金属基复合材料

液相浸渗过程的阻力及充填形式768 ,对颗粒增强金属基复合材料的凝固过程的计算机模拟亦

有报道75L!&8#

总之,金属基复合材料凝固过程数值模拟的研究还刚刚起步,在已有的研究中,大部分还

是把重点放在液态金属对纤维预制件的充型上,而对充型以后的凝固过程研究甚少#基于前期

研究工作的基础7!!L!"8 ,作者将以短纤维增强铝合金复合材料为研究对象,对金属基复合材料的

凝固过程作一数值计算、分析#

收稿日期:

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作者简介:刘政( ),男,教授#

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万方数据

第 卷第 期 刘 政等:金属基复合材料凝固过程计算机模拟( )

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