材料凝固计算机模拟,金属基复合材料凝固过程计算机模拟Ⅲ.pdf

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第卷第期

"" $ 南方冶金学院学报 W;(#""VB;#$

年月

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金属基复合材料凝固过程计算机模拟(!)

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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 )

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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

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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：

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! 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7"8 ，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;1

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#ID>1JD>.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：

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作者简介：刘政( )，男，教授#

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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( )

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