气孔缺陷及含障碍物的气泡动力学三维相场模拟研究

镁合金铸造过程中气孔缺陷难以避免,而气孔源于未从金属液中逸出的气泡。本文以Mg-Al合金为研究对象,分析了铸态Mg-30%Al(质量分数)合金的气孔缺陷特征。通过将气泡在熔体中的动力学行为抽象为在含障碍物微通道内的动力学行为,以及采用保守相场-格子玻尔兹曼模型,研究了气泡在含障碍物微通道内的演变规律。通过引入形状参数对气泡形状进行量化,研究了障碍物尺寸对气泡动力学的影响。结果表明,随着障碍物宽度的增大,气泡会由被障碍物分裂变为被阻挡,并在后续上升过程中,呈现不同的动力学特征。

镁合金压铸过程界面传热行为及凝固组织结构的表征与模拟研究

本文系统介绍了镁合金压铸界面换热行为以及凝固微观组织结构的实验表征及计算模拟方面的研究进展,包括:(1)一种基于换热系数的边界设定模型,由此发现了压铸界面换热系数可以分为初始升高、高值维持、快速下降及低值保持4个阶段;(2)压室预结晶流动分布预测模型,据此得到了压室预结晶组织的主要分布规律及其对镁合金铸件缺陷带形成的影响;(3)考虑压室预结晶组织的压铸镁合金形核模型及生长模型;(4)结合离异共晶形核及生长机制建立的镁合金压铸工艺条件下微观组织演变的数学模型;(5)镁合金枝晶组织的三维形貌和生长取向的研究,发现镁合金枝晶组织呈现十八个分支的形貌特征,分别沿着基面的<112ˉ0>方向和非基面的<112ˉ3>方向生长,由此建立了镁合金枝晶各向异性的生长模型,实现了镁合金枝晶组织的三维模拟研究。