铝铜合金半连续铸造组织的多尺度模拟及 半固态合金设计

摘要

用多尺度模拟方法研究了半连续铸造过程中微观组织的演变，提出了基于微观组织演变模拟的半固态合金设计方法;针对连续铸造过程建立了温度场及相变模型，通过固相率变化将宏观和介观尺度的计算联系起来;用外推法建立的连续铸造出口处的非物理边界条件对稳态温度场的计算精确高效;通过多尺度模拟研究了合金成分、浇注温度和浇注速度对Al-Cu合金凝固组织及成分分布的影响。结果表明：晶粒以枝晶方式生长，不同取向的相邻晶粒相遇时形成合金含量较高的晶界;当合金中铜含量在8.0％时，铸造速度和浇注温度对组织形貌的影响较小，可获得大小和分布均匀的半固态合金组织;对ZL201合金的近液相线铸造组织的模拟结果与试验结果吻合;多尺度模拟是半固态合金设计及其工艺参数预测的有效方法。