金属学报  2006, Vol. 42 Issue (8): 875-881

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搅拌铸造SiCp/Al-7.0%Si复合材料的三维微观组织模拟

李斌;许庆彦; 李旭东; 柳百成

清华大学机械工程系

3D MICROSTRUCTURE SIMULATION OF Al-Si/SiCp COMPOSITES FOR STIR CASTING

Bin Li;Qingyan Xu;;

清华大学机械工程系

李斌; 许庆彦; 李旭东; 柳百成 . 搅拌铸造SiCp/Al-7.0%Si复合材料的三维微观组织模拟[J]. 金属学报, 2006, 42(8): 875-881 .
, , , . 3D MICROSTRUCTURE SIMULATION OF Al-Si/SiCp COMPOSITES FOR STIR CASTING[J]. Acta Metall Sin, 2006, 42(8): 875-881 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(2529 KB)   摘要: 对搅拌铸造法制备SiC颗粒(SiCp)增强Al-7.0%Si(质量分数)复合材料的微观组织形成过程进行了模拟研究, 建立了常规凝固条件下相应的宏观传热、等轴枝晶形核、生长以及颗粒推移的三维计算模型, 采用一种改进的CA(cellular automaton)方法与有限差分法耦合进行数值计算, 研究了不同颗粒体积分数对复合材料宏观传热、微观组织以及颗粒分布的影响. 为了验证模拟结果, 浇注了阶梯形金属型和砂型试样. 结果表明, 模拟得到的复合材料颗粒分布及微观组织与实验结果吻合良好. 随着颗粒体积分数的增加, 凝固时间逐渐缩短, 基体晶粒逐渐细化, 颗粒分布趋向均匀. 关键词 ： 搅拌铸造,  SiCp/Al-Si复合材料,  凝固     Abstract：The microstructure of SiC particle reinforced Al-7.0%Si (mass fraction) composite made by stir casting was simulated by a modified cellular automaton method coupled with finite difference method and three-dimensional mathematical and numerical models under normal solidification condition were established including macro heat transfer, nucleation, equiaxed dendrite growth and particle pushing. The effects of different particle volume fractions on macro heat transfer, composite microstructure and particle distribution were studied. The simulated results can clearly show the evolution of the microstructure of composite and particle clustering phenomena caused by particle pushing. The simulated results are in good agreement with the experimental. With the increase of SiC particle volume fraction, solidification time is decreased. At the same time, composite matrix grains are refined and particles are distributed more uniform. Key words： stir casting    metal matrix composite    solidification    microstructure    numerical simulation 收稿日期: 2005-11-08      ZTFLH:  TG244.3   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 李斌 许庆彦 李旭东 柳百成 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2006/V42/I8/875 [1]Boselli J,Gregson P J,Sinclair I.Mater Sci Eng,2004;A379:72 [2]Jung C K,Jung S W,Nam H W,Han K S.J Compos Mater,2003;37:503 [3]Wang C Y,Beckermann C.Metall Mater Trans,1996;27A:2754 [4]Feller R J,Beckermann C.Metall Mater Trans,1997;28B:1165 [5]Kim J K,Rohatgi P K.Acta Mater,1998;46:1115 [6]Juretzko F R,Dhindaw B K,Stefanescu D M,Sen S,Curreri P A.Metall Mater Trans,1998;29A:1691 [7]Catalina A V,Mukherjee S,Stefanescu D M.Metall Mater Trans,2000;31A:2559 [8]Rollett A D,Srolovitz D J,Anderson M P,Doherty R D.Acta Metall Mater,1992;40:3475 [9]Shelton R,Dunand D C.Acta Mater,1996;44:4571 [10]Song X Y,Gu N J,Liu G Q,Wang B Q.Acta Metall Sin,2000;36:592(宋晓艳，谷南驹，刘国权，王宝奇．金属学报，2000；36：592) [11]Braszczynski J,Zyska A.Mater Sci Eng,2000;A278:195 [12]Xiong S M,Xu Q Y,Kang J W.Casting Process Simulation and Modeling.Beijing:China Machine Press,2004:1(熊守美，许庆彦，康进武．铸造过程模拟仿真技术．北京：机械工业出版社，2004：1) [13]Kim J K,Rohatgi P K.Metall Mater Trans,2000;31A:1295 [14]Rohatgi P K,Ray S,Asthana R,Narendranath C S.Mater Sci Eng,1993;A162:163 [15]Porter D A,Easterling K E.Phase Transformation in Metals and Alloys.New York:Van Nostrand Reinhold Co.Ltd.,1981:193 [16]Xu Q Y,Feng W M,Liu B C,Xiong S M.Acta Metall Sin,2002;38:799(许庆彦，冯伟明，柳百成，熊守美．金属学报，2002；38：799) [17]Feng W M,Xu Q Y,Liu B C.ISIJ Int,2002;42:702 [18]Garvin J W,Udaykumar H S.J Cryst Growth,2003;252:451 [19]Mortensen A,Jin I.Int Mater Rev,1992;37:101 [20]Rohatgi P K,Asthana R,Das S.Int Metall Rev,1986;31:115 [21]Wu Y,Liu H,Lavernia E J.Acta Metall Mater,1994;42:825 [22]Zubko A M,Lobanov V G,Nikonova V V.Soy Phys Crystallogr,1973;18:239 [23]Surrappa M K,Rohatgi P K.J Mater Sci Lett,1981;16:562 [24]Stefanescu D M,Dhindaw B K,Kacar S A,Moitra A.Metall Trans,1988;19A:2847 [25]Kim J K,Rohatgi P K.Mater Sci Eng,1998;A244:168 [26]Feng W M.Master Thesis.Tsinghua University,Beijing,2002:66(冯伟明．清华大学硕士学位论文，北京，2002：66)5 [1] 张健, 王莉, 谢光, 王栋, 申健, 卢玉章, 黄亚奇, 李亚微. 镍基单晶高温合金的研发进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1109-1124. [2] 马德新, 赵运兴, 徐维台, 王富. 重力对高温合金定向凝固组织的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1279-1290. [3] 侯娟, 代斌斌, 闵师领, 刘慧, 蒋梦蕾, 杨帆. 尺寸设计对选区激光熔化304L不锈钢显微组织与性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 623-635. [4] 刘继浩, 周健, 武会宾, 马党参, 徐辉霞, 马志俊. 喷射成形M3高速钢偏析成因及凝固机理[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 599-610. [5] 苏震奇, 张丛江, 袁笑坦, 胡兴金, 芦可可, 任维丽, 丁彪, 郑天祥, 沈喆, 钟云波, 王晖, 王秋良. 纵向静磁场下单晶高温合金定向凝固籽晶回熔界面杂晶的形成与演化[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1568-1580. [6] 梁琛, 王小娟, 王海鹏. 快速凝固Ti-Al-Nb合金B2相形成机制与显微力学性能[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1169-1178. [7] 刘仁慈, 王鹏, 曹如心, 倪明杰, 刘冬, 崔玉友, 杨锐. 700℃热暴露对 β 凝固 γ-TiAl合金表面组织及形貌的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(8): 1003-1012. [8] 李彦强, 赵九洲, 江鸿翔, 何杰. Pb-Al合金定向凝固组织形成过程[J]. 金属学报, 2022, 58(8): 1072-1082. [9] 李闪闪, 陈云, 巩桐兆, 陈星秋, 傅排先, 李殿中. 冷速对高碳铬轴承钢液析碳化物凝固析出机制的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(8): 1024-1034. [10] 郭东伟, 郭坤辉, 张福利, 张飞, 曹江海, 侯自兵. 基于二次枝晶间距变化特征的连铸方坯CET位置判断新方法[J]. 金属学报, 2022, 58(6): 827-836. [11] 丁宗业, 胡侨丹, 卢温泉, 李建国. 基于同步辐射X射线成像液/固复层界面氢气泡的形核、生长演变与运动行为的原位研究[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 567-580. [12] 吴国华, 童鑫, 蒋锐, 丁文江. 铸造Mg-RE合金晶粒细化行为研究现状与展望[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 385-399. [13] 张雷, 施韬, 黄火根, 张培, 张鹏国, 吴敏, 法涛. 铀基非晶复合材料的相分离与凝固序列研究[J]. 金属学报, 2022, 58(2): 225-230. [14] 陈瑞润, 陈德志, 王琪, 王墅, 周哲丞, 丁宏升, 傅恒志. Nb-Si基超高温合金及其定向凝固工艺的研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(9): 1141-1154. [15] 曹江海, 侯自兵, 郭中傲, 郭东伟, 唐萍. 过热度对轴承钢凝固组织整体形貌特征及渗透率的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(5): 586-594. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed