铝合金凝固过程微观组织模拟技术研究

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1、中北大学硕士学位论文铝合金凝固过程微观组织模拟技术研究摘要材料成形加工技术正在向着精确成形的方向发展，这就必须用计算机等新技术来改变铸造业的面貌：本文采用计算机数值模拟技术对铝合金铸件的枝晶生氏过程进行了仿真，研究了不同模拟条件下的枝晶生长方式，探讨了其枝晶生长机制。这对于优化工艺设计，预测缺陷，保证质量，缩短周期，提高产品的市场竞争能力有重要的作用。本文以金属凝固理论为基础，利用相场法微观组织数值模拟技术，考虑界面各向异性和噪声，推导了二维基础上模拟纯铝铸件微观组织的相场模型。基于均匀网格的有限差分法，编制了纯铝枝晶生长的相场法数值模拟程序：研究了空间

2、剖分步长、仞始晶核半径、各向异性系数和过冷度对模拟结果的影响，确定了这些关键参数的取值范围。本文以VisualFortran6．0作为编程语占的软件开发工具，在微机上在开发了在Windows2000环境下运行的具有自主权的模拟程序。该程序能够较好的模拟纯铝铸件的微观组织枝晶生长方式。关键词：凝固过程，微观组织，相场法，枝晶生长，数值模拟中北大学硕士学位论文TheStudyofMicrostructureSimulationofAluminumAlloyunderSolidificationProcessAbstraetwiththedevelopment

3、ofadvancedmaterialsprocessingtechnologies．itisnecessarytoemploycomputertechnologytorenovatethetraditionalfoundfyindustry．Thenumericalsimulationsimulatesthedendritegrowthofpuresubstance，thedendritegrowthbehaviorsunderthedifferentconditionsarefinelystudied，andthemechanismofthedendr

4、itegrowthisdiscussed，Itmayhelpfoundryengineerstooptimizethedesignoffoundrytechnology,predicttheformationofcastingdefects，assurethequality,andreducethetrial-productionperiodandtoincreasethecompetitionabilityofcastingproducts．Basedonthetheoryofmetalsolidification，Thephase—fieldmode

5、lsofpuresubstanceisderivedsuccessfullyusedtosetupatwo—dimensionalmathematicsinconsiderationoftheinterfaceanisotropyandnoise．Thephase-fieldsimulationprogramofthedendritegrowthiscompletedonthebasisoftheFiniteDifferencemethodwithuniformgrids．Thedependenceofsimulationresultsonthespac

6、estep，theinitialnucleusradius，anisotropyandundercoolingstudied，andhowtochoosethevaluesoftheseparametersissettled．Basedonthewindows2000，VisualFortran6．0hasbeenusedtosetupthissimulationsystemThissystemcanbeusedtosimulationthedendritegrowthbehaviorsofpuresubstance．MasterCandidate：ZH

7、ANGZhouqingDirectedby：ProfessorXUXiaozhongKeywords：Solidificationprocess，Microstructure，Phase-fieldmethod；Dendritegrowth；Numericalsimulation中北人学硕士学位论文本人声明我声明，本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成的，存完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。声明人：张宙庆2005年3月23日中北大学硕士学位论文1．1选题目的和意义1．1．1选题目的和意义第一章绪论铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一

8、，是机械工业中重要的基础工艺，在国民经济中占有重要的位置。我国铸造业产量大，年产