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铝合金凝固气孔形成预测系统

763 编辑：北方有色网来源：苏州大学

2024-08-23 17:02:01

成果简介：

建立了元胞自动机-有限差分-格子玻尔兹曼耦合模型，对铝合金凝固过程中的枝晶生长和凝固气泡形成进行模拟研究。本模型能够对等轴晶和柱状晶生长过程中H浓度的分布演化、H气泡的自发形核、以及随后的气泡生长、合并、运动、及其与枝晶的相互作用进行合理描述。模拟得到的显微气孔形貌与文献中的实验结果吻合良好。模拟结果表明，H气泡的形成需要一定的孕育时间。在孕育期内，液相中的H浓度逐渐升高。当液相中的H浓度达到气泡形核的过饱和条件后，H气泡优先在枝晶臂根部位置自发形核。随着冷却速度的提高和合金熔体内初始H浓度的降低，气孔形核的温度更低、凝固组织中的气孔平均半径减小、气孔体积分数降低。模拟比较了二维和三维条件下铝合金定向凝固过程中柱状晶生长和凝固气泡的形成演化过程。该模型对枝晶生长和凝固气泡形成的模拟研究为优化铝合金铸造生产工艺提供有力工具。