大型铸锭的宏观偏析及其数值模拟

摘要

宏观偏析是金属凝固过程中产生的不可避免的缺陷,且难以通过热处理消除,会导致金属制品不同部位的组织和力学性能有差异。因凝固时间长且熔体流动复杂,大型铸锭的宏观偏析尤为严重。A型偏析的形成主要与夹杂物上浮有关,而V型偏析的形成机制较为复杂,普遍认为形成于铸锭凝固的后期。连铸过程中采用脉冲磁致振荡技术可大大减轻大型铸锭的宏观偏析。研究铸锭宏观偏析的主要方法有铸锭解剖、实验室模拟和数值模拟等。因大型铸锭宏观偏析的试验研究极为困难,数值模拟已成为重要的研究手段。现有的模拟大型铸锭宏观偏析形成的数学模型有枝晶模型、两相和多相模型、连续介质模型、体积平均模型及多尺度多相模型等,但宏观偏析形成的数值模拟仍有很多问题有待解决,如关于A型和V型偏析的形成机制尚无定论,宏观偏析形成的数值模拟需要的参数匮乏,需要建立模型数据库等。