B4Cp/A356复合材料的半固态搅拌铸造过程中温度场及流场分析研究

基于计算流体力学(CFD)原理,利用Design Molder建立制备B_4Cp/A356复合材料双层搅拌装置模型,研究了不同搅拌速度、搅拌时间条件下坩埚内温度场及流场变化规律,研究结果表明:随着搅拌速度的增加,有助于改善坩埚内流场和温度场均匀性,但速度过大时会导致液面起伏过大,最终影响复合材料成品质量;同时研究表明,搅拌时间时间为5min时坩埚内温度场及速度场出现明显的死角区域,随着搅拌时间的延长死角区域开始减小,当搅拌实验延长至25min后对于坩埚内的温度场及流场并无明显影响,模拟结果与实验数据基本吻合,从而验证了模拟的可靠性。

二层对推式搅拌桨对B_4C_p/A356复合材料半固态搅拌流场影响的数值研究

为了优化传统半固态搅拌铸造设备,设计出二层对推式搅拌桨,对其半固态搅拌铸造B_4C_p/A356时的流场进行了Fluent模拟.对模拟结果进行轴向流域、径向流域以及铝液搅拌形态的验证试验,对实验所得的两个铝锭进行了宏观的对比分析.发现二层对推式搅拌桨更易使碳化硼颗粒带入铝液中,促进碳化硼颗粒在铝液中的均匀分散;二级交错式桨叶布置可减少无碳化硼颗粒掺入区域.

利用几何优化的搅拌设备改善半固态搅拌法制备的B_4C_p/A356复合材料的颗粒分布均匀性

本工作旨在验证几何优化的搅拌设备对半固态搅拌法制备的B_4C_p/A356复合材料颗粒分布均匀性的改善效果。通过建立几何参数优化后的搅拌设备模型,用FLUENT软件模拟和分析了半固态搅拌法(SSSM)制备的B_4C_p/A356的流场,并分别用普通搅拌设备和优化的搅拌设备制备出B_4C_p/A356铝锭,然后从宏观与微观的角度分析了B_4C颗粒的分散效果。模拟与分析结果表明:优化后的搅拌设备在半固态铝液(SSAL)中搅拌时,能够产生促进B_4C颗粒分散的三层非等速交汇涡流;桨叶倾斜角为60°的二层对推正交式搅拌桨增大了桨叶与半固态铝液的接触面积,且使下层铝液中的B_4C颗粒分布更为均匀。

B_4C_p/A356复合材料半固态搅拌铸造过程的三维数值模拟

基于流体动力学原理,采用SpaceClaim建立制备B_4C_p/A356复合材料单层桨及双层桨两种搅拌装置几何模型,研究了两种搅拌装置下坩埚内流场的特性以及复合材料的动态搅拌黏附情况。研究结果表明,相比于单层搅拌,采用双层错排的搅拌装置坩埚内的流场均匀性更好,能有效减少上层搅拌的"死角"区域。通过对比实验可以看出,同等转速条件下双层桨坩埚内的半固态组织均匀性更好,其形成的铸锭微观组织B4C颗粒的分散性能较好,模拟结果与实验数据进行对比,验证了模拟的可靠性。