金属基复合材料凝固过程计算机模拟Ⅲ.pdf

第 卷第 期 $ 南方冶金学院学报 W;(#VB;#$ 年 月 ! * MNOPB’G NQ RNO2ISPB :BR2:2O2S NQ 9S2’GGOP3T 9DU#V ! 金属基复合材料凝固过程计算机模拟（!） ! 刘 政 ，龚 平 （南方冶金学院教务处，江西 赣州 ；华北计算技术研究所，北京 ） !# $% ! # ! ! 摘 要：根据所建立的金属基复合材料凝固过程的数学模型，编制了相应的算法，对 氧化铝短纤维增强 合金复合材料的凝固过程进行了数值模拟 结果表 ’()%#*+,-./01 # 明，模拟结果与实验结果相吻合；随着纤维体积分数的增加，复合材料的凝固速率下 降#液态合金流动对复合材料凝固时温度场的影响可忽略# 关键词：金属基复合材料；凝固；计算机模拟 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： 23% ’ !4)!5, !/$)!46)4 ! 引 言 数值模拟技术作为一种凝固过程研究方法，最早应用在铸钢件上，后来又发展到模拟各 种合金及有色金属的凝固过程# 金属基复合材料的出现只有三十多年的历史，加上其本身特 性，因此，对于金属基复合材料铸造生产过程的凝固模拟研究的较少 随着人们逐步深入认识 # 凝固过程对金属基复合材料组织性能的影响，近些年来，金属基复合材料凝固过程的研究工 作日趋活跃，已成为研究的热点7!8#美国9:2 的9;.=?= 等人对金属基复合材料的凝固过程 作了大量研究，八十年代末，发表了液态金属浸渗纤维预制件的研究报告78 ，指出纤维的体积 7$8 分数和温度对渗流过程影响极大#@1=A??=. 等人 对液态金属浸渗纤维预制件的过程作了数值 解析，但是在计算中未考虑结晶潜热的释放#B;1CDEFD?F 等人计算了液态金属浸渗纤维预制 件的最小压力7%8 ，指出三维流动的模型比单向和双向流动模型所需的压力小#GDH;? 等人对纯金 属浸渗纤维预制件作了数值模拟计算，建立了浸渗过程的热量和质量传输模型7*8#ID1JD.F 和:;?7K8通过对碳化硅增强’$*K 铝合金凝固过程的研究，建立了一维模型，并用该模型作了 数值计算#我国的学者在金属基复合材料凝固模拟方面也进行了一些研究，取得了一些成绩， 如采用有限元法模拟了金属基复合材料的浇注凝固过程748 ，研究了纤维增强金属基复合材料 液相浸渗过程的阻力及充填形式768 ，对颗粒增强金属基复合材料的凝固过程的计算机模拟亦 有报道75L!8# 总之，金属基复合材料凝固过程数值模拟的研究还刚刚起步，在已有的研究中，大部分还 是把重点放在液态金属对纤维预制件的充型上，而对充型以后的凝固过程研究甚少#基于前期 研究工作的基础7!!L!8 ，作者将以短纤维增强铝合金复合材料为研究对象，对金属基复合材料的 凝固过程作一数值计算、分析# 收稿日期： )!)5 作者简介：刘政（ ），男，教授# !5*6) 万方数据 第 卷第 期 刘 政等：金属基复合材料凝固过程计算机模拟（ ） $$ ’ ! )* ! 数值计算过程 !#$% 根据