热型连铸铜单晶凝固组织形成的模拟研究
本文分析了金属凝固过程微观组织模拟从确定性模型、概率模型到相场法的发展过程和方法，以及各种模型存在的问题，并利用Cellular Automation（元胞自动机），简称CA法，模拟了热型连铸凝固过程微观组织的演化过程。
对单晶连铸生产单晶铜线材的生产过程中晶粒演化过程进行模拟，可跟踪显示晶体转变过程，定量预测晶粒形貌和晶粒度，得到工艺参数之间的合理匹配，进而通过改变工艺参数，获得理想的显微组织。文中通过分析单晶连铸的生产工艺过程，建立了数学物理模型，使用CA法模拟出了单晶铜组织演变过程和各个工艺因素对演变结果的影响，并将模拟结果与实验结果进行了比较分析。
模拟结果表明单晶组织的演化是依靠晶体竞争生长过程完成的；热型连铸中固-液界面的形状和位置对单晶演化过程有着非常重要的影响；模拟结果与实验结果相相符情况良好。对单晶连铸的温度场进行了模拟计算，分析了主要工艺参数对固-液界面形状和位置的影响。研究表明，连铸速度和冷却条件对固-液界面形状和位置影响显著，铸型温度影响次之，熔体温度对固-液界面形状和位置影响不显著。随着连铸速度的增大，固-液界面的位置从铸型内部逐渐向铸型外移动，界面形状因子变小，固-液界面的凸起趋势减小、变平。随着冷却距离增大，固-液界面迅速向远离铸型的方向移动，界面形状趋近于平面，说明随着冷却距离的增大，冷却能力迅速下降，不利于单晶的演化。随着铸型温度提高，固-液界面的位置向着远离铸型的方向移动，并且固-液界面的形状逐步趋于平坦，当铸型温度到一定范围时，容易发生金属液的泄漏。因此铸型温度过高时，会对连铸过程不利。
热型连铸;单晶铜线材;数值模拟;组织演变;金属凝固;微观组织;元胞自动机
西安工业大学
硕士
材料加工工程
范新会
2008
中文
TG146.11
54
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）