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大规格7050铝合金扁锭凝固过程中温度场和应力场的数值模拟

专 业: 材料科学与工程
关键词: 铸造裂纹 7050铝合金扁锭 温度场 热应力场 数值模拟
分类号: TQ311
形 态: 共 66 页 约 43,230 个字 约 2.068 M内容
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内容摘要


7050铝合金是一种具有高强度、高韧性和高抗应力腐蚀性能的合金材料,在航空材料中得到重要应用。

该合金为铝-锌-镁-铜系高强合金,由于其化学成分复杂Cu、Zn元素含量高,Fe、Si含量低,结晶温度范围较宽,属于裂纹敏感材料。

而7050铝合金扁锭由于其规格大,宽厚比也较大,在铸造时具有更大的裂纹倾向,因此如何控制该合金的铸造裂纹是一个十分重要的研究内容。

铸锭裂纹的产生是伴随着铸造过程的温度变化所形成的一种铸造质量缺陷,分析铸造过程中的温度及应力变化是分析裂纹产生的基础,掌握铸锭期间温度场、应力场的变化规律是分析裂纹成因的直接有效方法。

铸件铸造过程的温度场及应力场的数值模拟,能够有效分析铸锭冷却凝固的动态过程,较真实地反映铸造系统温度发展过程、热应力的演化及形成过程;可为改善工艺措施、优化铸造工艺方案,提高铸件的力学性能提供有价值的依据。

本文首先采用大型通用有限元软件ANSYS对两种不同宽厚比的7050铝合金铸锭1120mm×400mm的扁锭和1320mm×620mm的扁锭的凝固过程进行了温度场及应力场的数值模拟。

结果分析表明,铸造过程中,铸锭的温度随时间和空间位置而变,铸锭横截面上角部的温度最低..……

全文目录


摘要
1 前言
1.1 7050 铝合金材料的发展及裂纹控制技术研究现状
1.2 金属凝固过程数值模拟方法的研究与发展现状
1.3 课题的背景和意义
1.4 课题的研究目的及内容
2 7050 铝合金铸锭凝固过程数值模拟的数学模型
2.1 数值计算方法
2.2 ANSYS 软件的简介
2.3 数学模型
2.3.1 假设条件
2.3.2 传热模型控制方程
2.3.3 热应力模型控制方程
2.4 边界条件和初始条件
2.4.1 边界条件
2.4.2 初始条件
2.5 物性参数处理
2.5.1 凝固潜热
2.5.2 弹性模量
2.5.3 泊松比
2.5.4 其他物性参数
2.5.5 其它输入参数
3 7050 铝合金铸锭凝固过程的数值模拟
3.1 求解过程
3.2 铸锭温度场及热应力场的数值模拟结果
3.2.1 铸锭温度场模拟结果及分析
3.2.2 铸锭应力场模拟结果及分析
3.3 工艺条件对铸锭凝固过程的影响
3.3.1 铸造速度对铸锭过程的影响
3.3.2 结晶器内的冷却条件对铸锭过程的影响
3.3.3 二冷区的冷却条件对铸锭过程的影响
4 7050 铝合金铸锭裂纹形成及影响因素分析
4.1 铸造裂纹的分类及形成趋势分析
4.1.1 裂纹的分类
4.1.2 铸造裂纹的形成趋势分析
4.2 组织分析53-55
4.2.1 实验目的
4.2.2 取样及制备
4.2.3 实验结果和分析
4.3 铸造裂纹产生的原因分析及减少裂纹产生的技术方法
4.3.1 合金的特性
4.3.2 铸造工艺
4.3.3 铸态组织
4.3.4 铸锭的尺寸
4.3.5 气体含量
4.3.6 设备状况
5 结论
6 结束语
参考文献

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中图分类: > TQ311 > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业(高聚物工业) > 基础理论

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