基于CAFE模拟双辊连铸纯铝凝固微观组织-论文.pdf

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1、V0l_2ONo．3第20卷第3期材料科学与工艺MATERIALSSCIENCE&TECHNOLOGYJun．，20122012年6月基于CAFE模拟双辊连铸纯铝凝固微观组织陈守东r，陈敬超，吕连灏，(1．昆明理工大学稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室，昆明650093；2．昆明理工大学云南省新材料制备与加工重点实验室，昆明650093)摘要：鉴于双辊薄带连铸等轴晶区半固态铸轧组织对产品性能的重要性，基于热传输、流动传输、溶质传输等基本传输过程以及晶粒生长物理过程，建立了双辊连续铸轧纯铝凝固过程的宏观温度场、浓度场、微观组织及枝晶形貌演化的三维数学模型．采用cA—FE法对双辊连续铸轧纯铝在

2、水冷钢辊连续铸轧中的凝固过程进行了模拟，采用光学显微镜研究了铸轧工艺参数对凝固组织的影响．数值模拟结果表明，所建立的数学模型能够合理描述晶粒沿任意角度生长的过程，温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理．模拟结果与实验结果基本吻合，检验了模型的正确性．关键词：双辊连续铸轧；凝固微观组织；CA—FE方法；数值模拟；枝晶形貌中图分类号：TB30；TG244；TB115文献标志码：A文章编号：1005—0299(2012)03—0029—07Microstructuresins0lidificati0nsimulationoftwin．rollcontinuouscastingpurealum

3、inumwithCAFECHENShou．dong，CHENJing—chao，曲Lian-hao’(1．KeyLaboratoryofAdvanceMaterialofRarePreciousandNonferrousMetals，EducationMinistryofChina，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，China；2．KeyLaboratoryofAdvancedMaterialsofYunnanProvince，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming

4、650093，China)Abstract：Thewidthofcolumnargrainzoneinascaststripsismainlydeterminedbythelengthofcolumnargrainsatnippoint．Couplingtemperaturefield，concentrationfieldandmicrogrowth，basedonthebasictransferprocess，includingheattransfer，flowtransferandsolutetransfer，andthephysicsofgrowthprocessofcrystalgra

5、ins．themathematicalmodelsforthe3Dsimulationofmicrostructureandfreedendritegrowthoftwin-r0llcontinuouscastingpurealuminumthinstripweredeveloped．Thesimulationofthesolidificationprocessofpurealuminuminwater-cooledsteelmouldoftwin-rollcontinuouscastingwaspresentedbyCA—FEmethod．Thein-fluenceofcontinuousc

6、astingprocessparametersonthesolidificationmicrostructurewereresearchedbyopticalmicroscope．Theresultsshowthatthegraingrowthinrandompreferentialgrowthdirectionscanbedescribedbythemodelreasonably，andthecalculationresultsfittheexperimentaloneswel1．Keywords：twin—rollcontinuouscasting；solidificationmicros

7、tructure；cellularautomaton—finiteelementmeth—od；numericalsimulation；dendritemorphology双辊薄带连铸技术是冶金及材料领域内的一项前沿技术，其特点为简化生产工序、缩短生产周期、减少设备投资、降低生产成本，具有巨大的技收稿日期：2011—07—12．术和经济潜力．目前，虽然国内外在双辊薄带连铸基金项目：国家自然科学联合