近液相线半连续铸造中凝固组织的多尺度模拟

摘要

建立了描述连续铸造过程的温度场模型及相变模型，通过固相率变化将宏观和介观尺度上的模拟耦合起来.利用外推边界条件对Al-Cu合金在近液相线半连续铸造过程的稳态温度场进行了计算；根据连续铸造特点，提出了用液/固相变区域中元胞的平均过冷度作为形核计算的基本参数，避免了铸件中心区域的多余形核问题.对Al-（3.5-10）%Cu合金、铸造速度为2.0 mm/s的液相线铸造的凝固组织进行了模拟，并且ZL201合金的模拟结果与实验吻合.计算表明：合金成分对半固态合金组织的形成有较大影响，当合金质量分数在（8-10）%时可获得晶粒大小和分布良好的合金组织.