【正文】 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 第 37 頁 共 34 頁 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） 字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用 影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。除 了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。希望大家在將來的生活中繼續(xù)追逐最初 的夢(mèng)想，永不放棄。雖然只是做模擬，沒有進(jìn)行實(shí)際操作，但也讓我受益匪淺。 最后，要向這四年大學(xué)生活期間所有幫助過我的同學(xué)們以及各位朋友們說一聲謝謝。這幾個(gè)月以來，葉老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向葉老師致以誠摯的謝意 和崇高的敬意。葉老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外文翻譯到開題報(bào)告，至到論文選題，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。在這個(gè)過程中葉喜蔥老師給了我很大的的幫助，沒有他的盡心指導(dǎo)，我也不會(huì)順利完成這 次設(shè)計(jì)。 首先，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師葉喜蔥老師老師。我們也可以通過理論來分析：在澆鑄過程中，薄板底部最先凝固且薄板底部凝固速度較快，當(dāng)薄板底部凝固時(shí)自然放熱，這些熱量一部分被鑄型吸收，散熱到空氣中，而還有一部分則傳熱到薄板上部金屬液， 相當(dāng)于給上部金屬液加熱，使得薄板上部金屬液溫度較高，薄板上部金屬液凝固速率就較慢，薄板下部過冷度就比薄板上部過冷度大，而過冷度越大，晶粒尺寸就越細(xì)小。而晶粒尺寸越大，材料的組織越大，材料的強(qiáng)度、塑性和韌性越差，晶粒尺寸越小，材料的組織越小，材料的強(qiáng)度、塑性和韌性越好，也就說明薄板底部的性能比薄板的上部的性能要好。從圖中可以看出，薄板底部的晶粒尺寸最小，只有 左右，但隨著晶粒距離薄板底部的距離增大，晶粒尺寸愈來愈大，在距離底部 0— 40mm 這段距離中，晶粒尺寸增大的比較緩慢，當(dāng)距離大于40mm時(shí)，晶粒尺寸增大速率較快，且呈直線式上升。在距離薄板底部 27— 60mm的這段距離中，片層間距還呈現(xiàn)直線式上升，不過增長(zhǎng)速率比距離薄板 15— 27mm 這段距離的增長(zhǎng)率小。 第 29 頁 共 34 頁 圖 圖 第 30 頁 共 34 頁 圖 圖 326 為薄板的組織間片層間距與組織距離薄板下部之間距離的圖，從該圖可以看出，隨著距離薄板底部距離鑄件增大，組織片層間距離也鑄件變大，距離薄板 0— 15mm這段距離中，片層間距先增大，后減小。 （ 3） 附 加振動(dòng)。增大冷卻速度的方法有：降低熔液的澆注溫度，選用散熱性能、導(dǎo)熱能力和吸熱性較好的鑄型材料等措施來達(dá)到。常用細(xì)化晶粒也就所謂的細(xì)晶強(qiáng)化的方法有： (1) 增加過冷度。薄板下部組織比較細(xì)小，組織越小，鑄件的強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。晶粒越大，則晶界越大，而晶界又相當(dāng)于材料中的裂紋，晶粒越大時(shí)，單位體積的晶粒數(shù)越少，當(dāng)晶界承受力時(shí)，分配到各晶粒的力就比較大，晶界就容易開裂，產(chǎn)生裂紋。從圖 325 可以看出，薄板下部組織比較細(xì)小，片層間距也比較小。圖324 是薄板凝固后的薄板上部組織在電子顯微鏡下的組織圖；圖 325 是薄板凝固后的薄板下部組織在電子顯微鏡下的組織圖；圖 326 是薄板凝固后由下往上片層間距圖；圖327 是薄板凝固后由下往上晶粒尺寸大小圖?？偠灾诒ＷC充型率的基礎(chǔ)上，要進(jìn)行澆鑄工藝參數(shù)優(yōu)化，選擇合適澆鑄溫度、澆鑄速度、鑄型溫度等一系列工藝參數(shù)，從而節(jié)省能源，也保證澆鑄成型的鑄件性能也比較好，最終達(dá)到雙優(yōu) 。溫度過低會(huì)造成澆不足、夾渣、夾砂等缺陷。 數(shù)值模擬確定的充型影響從而控制優(yōu)化工藝參數(shù) 從上面對(duì)不同的澆鑄溫度、不同的鑄型溫度和不同的澆鑄速度進(jìn)行模擬分析，發(fā)現(xiàn)并不是澆鑄溫度越高越好。由圖 322 應(yīng)力圖可以看出，澆鑄速度為 ，澆鑄速度為 和澆鑄速度為 ，尤其是當(dāng)澆鑄速度為 ，應(yīng)力最大。a) d) c) b) 第 26 頁 共 34 頁 其中對(duì)澆鑄速度的選取都比 ，澆鑄時(shí)明顯出現(xiàn)紊流如圖 320，而澆鑄時(shí)出現(xiàn)紊流這對(duì)鑄件十分有害，應(yīng)盡力避免。 a) b) c) d) 第 25 頁 共 34 頁 圖 、縮孔圖，鑄型溫度為 a) 600℃、 b) 400℃、 c) 200℃、 d)0℃ 最后由圖 31圖 318 和圖 319 綜合分析得出當(dāng)鑄型溫度為 200℃比較好。 從圖 319 中可以看出，當(dāng)澆鑄溫度為 1550℃，鑄型溫度分別為 600℃、 400℃、 200℃和 0℃時(shí)，縮松 、縮孔面積都比較小，而且只有鑄型溫度為 600℃時(shí)縮松、縮孔部位處于薄板正中間，鑄型為其他三種溫度時(shí)，縮孔、縮孔部位主要集中于薄板中上部。而在應(yīng)力圖中可以看出，當(dāng)鑄型溫度為 400℃薄板件靠近澆口部位呈現(xiàn)大片藍(lán)色區(qū)域，而此區(qū)域應(yīng)力比較大，正好與凝固分?jǐn)?shù)圖相匹配。 a) b) c) d) 第 24 頁 共 34 頁 圖 ， 鑄型溫度為 a) 600℃、 b) 400℃、 c) 200℃、 d) 0℃ 由上面圖 318 中鑄型溫度分別為 600℃、 400℃、 200℃和 0℃圖可知，鑄型溫度為600℃時(shí)，應(yīng)力主要集中在薄板正中部，鑄型溫度為 400℃應(yīng)力集中在薄板中上部，鑄型溫度為 200℃時(shí)，整個(gè)薄板應(yīng)力比較小而且比較均勻，鑄型溫度為 0℃時(shí)應(yīng)力基本分布在薄板的底部位置，從此處應(yīng)力圖可以跟凝固分?jǐn)?shù)圖聯(lián)合起來看，彼此是相互聯(lián)系的。鑄型溫度越高，保溫效果越好，合金凝固速度越緩慢，但是會(huì)造成鑄件組織粗大，力學(xué)性能不好。但是由于鑄型溫度越低，冷卻速度越快，如果澆口部位先出現(xiàn)凝固的話，則主要縮松、縮孔部位將出現(xiàn)在薄板中上部。模擬后的凝固分?jǐn)?shù)如圖 317 圖 ， 鑄型溫度為 a) 600℃、 b) 400℃、 c) 200℃、 d) 0℃ 由上面圖 317 中鑄型溫度分別為 600℃、 400℃、 200℃和 0℃圖可知，鑄型溫度越低時(shí)，冷卻速度越快，薄板底部和邊緣 部位基本同時(shí)凝固，而凝固分?jǐn)?shù)比較小的部位主要集中在澆口部位，這樣在后期凝固時(shí)就可以得到澆口部位合金液的補(bǔ)縮。 最后由圖 31圖 315 和圖 316 綜合分析，澆鑄溫度為 1550℃時(shí)，比較好。 圖 ， 澆鑄溫度為 a) 1550℃、 b) 1575℃、 c) 1600℃、 d) 1625℃ 由上面圖 316 中 1550℃、 1575℃、 1600℃、 1625℃縮松、縮孔圖可知： 當(dāng)澆注溫度為 1550℃時(shí)縮松、縮孔面積最小，縮松、縮孔位置處于板件的中部；當(dāng)澆注溫度為1575℃時(shí)，縮松、縮孔在薄板中部比較多，薄板底部存在少數(shù)；澆鑄溫度為 1600℃時(shí)，縮松、縮孔位置主要集中在中下部；當(dāng)澆鑄溫度為 1625℃時(shí)，縮松、縮孔面積最大，主要集中在中下部，并且中部還有少量縮松、縮孔。 圖 ， 澆鑄溫度為 a) 1550℃、 b) 1575℃、 c) 1600℃、 d) 1625℃ a) b) d) c) a) d) c) b) 第 22 頁 共 34 頁 由上面圖 315 中 1550℃、 1575℃、 1600℃、 1625℃應(yīng)力圖可知，澆鑄溫度為 1550℃時(shí)，主要應(yīng)力集中在薄板正中部， 1575℃應(yīng)力集中在薄板中上部， 1600℃應(yīng)力主要集中在薄板中下部， 1625℃應(yīng)力基本分布在薄板的全部位置，從此處應(yīng)力圖可以跟凝固分?jǐn)?shù)圖聯(lián)合起來看，彼此是相互聯(lián)系的。但 由于澆鑄溫度高 ，凝固速度緩慢，從圖 314 中澆鑄溫度為 1625℃時(shí)，很明顯可以看出，薄板中下部凝固分?jǐn)?shù)比較小，液相所占比例較大，但澆口部位凝固分?jǐn)?shù)比較高，在后期 第 21 頁 共 34 頁 圖 ，澆鑄溫度為 a) 1550℃、 b) 1575℃、 c) 1600℃、 d) 1625℃ 凝固過程中，澆口部位肯定比下面部位首先凝固，依然會(huì)造成澆口先凝固，薄板后期凝固中得不到金屬液的補(bǔ)縮，也容易造成縮松、縮孔。 首先對(duì)凝固分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，模擬后的凝固分?jǐn)?shù)如圖 314 由上面圖 314 中澆注溫度分別為 1550℃、 1575℃、 1600℃、 1625℃凝固分?jǐn)?shù)圖可知，澆鑄溫度越低時(shí)，澆口部位后期由于凝固原因，澆口通道越來越窄，則不利于澆口部位合金液向薄板補(bǔ)縮，薄板在后期凝固過程中容易產(chǎn)生縮松、縮孔。澆鑄溫度選取 1550℃、 1575℃、 1600℃、 1625℃進(jìn)行數(shù)值模擬。 工藝參數(shù)對(duì)充型影響的數(shù)值模擬 3． 澆鑄溫度對(duì)充型的影響 澆鑄溫度對(duì)鑄造成型的影響非常大，澆鑄溫度越高，合金流動(dòng)性越好，便于充型。 圖 %Al8%Nb 合金的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度之間的關(guān)系 由圖 312 為 %Al8%Nb 合金的粘度與溫度之間的關(guān)系與圖 313 為 %Al合金的粘度與密度之間的關(guān)系可以看出， %Al8%Nb 合金的粘度比 %Al 合金的粘度大，然而合金液粘度越大，則充型越困難。 圖 %Al 合金的焓值與溫度之間的關(guān)系 由圖 38 為 %Al8%Nb 合金的密度與溫度之間的關(guān)系與圖 39 為 %Al 合金的密度與溫度之間的關(guān)系可以看出， %Al8%Nb 合金的密度比 %Al 合金的密度大，造成這中情況產(chǎn)生的原因是加了 Nb 而產(chǎn)生的。 圖 %Al8%Nb 合金的焓值與溫度之間的關(guān)系 由圖 36 %Al8%Nb 合金的焓值與溫度之間的關(guān)系與圖 37 為 %Al 合金 第 16 頁 共 34 頁 的焓值與溫度之間的關(guān)系進(jìn)行比較可以看出，在相同溫度下， %Al 合金的焓值明顯要比 %Al8%Nb 合金的焓值高，并且 %Al 合金的焓值隨溫度的增長(zhǎng)率也比%Al8%Nb 合金大，而焓值在熱力學(xué)中表示物質(zhì)系統(tǒng)能量的狀態(tài)參數(shù)，焓值越高，物質(zhì)系統(tǒng)能量越大，越不穩(wěn)定。下面來比較一下 %Al8%Nb 與不加 Nb 的 %Al 合金的性能進(jìn)行比較 由圖 21為 %Al8%Nb合金的凝固分?jǐn)?shù)與溫度之間的關(guān)系與圖 35為 %Al合金的凝固分?jǐn)?shù)與溫度之間的關(guān)系可以看出， %Al8%Nb 合金的液相線溫度比%Al合金的液相線溫度低，在澆鑄 %Al8%Nb 合金時(shí)所需的最低澆鑄溫度比%Al 合金的所需的最低澆鑄溫度要低，從能源的角度來看，