半固態(tài)鎂合金垂直磁場攪拌工藝數值模擬研究.pdf

1、鎂合金具有密度小，電子屏蔽能力強，阻尼減震性能好，機械加工方便等優(yōu)點，使其在汽車、電子、航空等領域獲得了越來越廣泛的應用。但鎂合金的應用遠不及其它主要金屬材料，造成這種現狀的主要原因在于鎂合金材料自身的強度低、脆性大、耐蝕性差和高溫性能差等原因。因此，積極探索改善鎂合金的機械性能和成形性能的途徑，對于推動鎂合金材料的應并發(fā)揮其性能優(yōu)勢具有重要意義。金屬半固態(tài)成形技術具有組織致密、夾雜少，性能優(yōu)異、且屬于近終型成形，鎂合金是最適合進行半固

2、態(tài)加工的金屬材料之一。因此該技術在許多工業(yè)具有廣泛的應用前景。 在電磁攪拌過程中，電磁攪拌參數和最終半固態(tài)漿料的質量密切相關。本文的目的在于通過模擬各個電磁攪拌參數對于電磁攪拌過程中金屬熔體的流動速度和運動規(guī)律，從而優(yōu)化模擬參數。 首先，利用ANSYS有限元分析軟件建立鎂合金半固態(tài)漿料電磁攪拌的磁流耦合場模型。通過對電磁場耦合模擬分析，得到了磁場磁力線分布情況、磁感應強度分布情況及鎂合金熔體中洛倫茲力大小的分布情況。通過

3、對流場進行模擬后發(fā)現，在熔體內部豎直方向上存在兩個高度相等的漩渦，這與電磁攪拌機理一致。模擬得到的熔體內部流動速度最大值出現在熔體區(qū)域的右上角和右下角處，熔體內部的流動速度最小值位于漩渦中心附近。模擬中分別分析了流速場隨攪拌頻率、電流密度、攪拌溫度和高徑比改變而變化的基本規(guī)律。 通過模擬參數確定了試驗方案，分別觀察和比較攪拌功率為0.94KW/kg、0.65 KW/kg、0.38 KW/kg，不同溫度（590℃、580℃、570

4、℃）下所取試樣進行顯微組織，發(fā)現在同一攪拌功率下，580℃時取樣的顯微組織最理想，因此580℃是一個比較合適的攪拌溫度。分別對同一溫度（580℃），不同攪拌功率（0.94 KW/kg、0.65KW/kg、0.38 KW/kg）下，觀察和比較所取試樣進行顯微組織，發(fā)現初生α—Mg均為非枝晶的近球狀、薔薇狀組織。攪拌功率為0.94KW/kg時，初生α—Mg晶粒最均勻細小、圓整，因此0.94KW/kg是一個比較合適的攪拌功率。 在電磁