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windy冰銀蟲 (正式寫手)
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半固態(tài)鋁合金的熱力學(xué)準(zhǔn)則與成分優(yōu)化 已有1人參與
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這是個(gè)學(xué)校選的實(shí)驗(yàn)因?yàn)槔锩媸裁炊紱]學(xué)過除了相圖（不是自己的專業(yè)）老師講的也就一兩個(gè)小時(shí)實(shí)在搞不懂，再因?yàn)樽罱鼪]時(shí)間所麻煩一下專業(yè)人士了 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1、掌握半固態(tài)鋁合金成分設(shè)計(jì)的熱力學(xué)準(zhǔn)則 2、掌握利用熱力學(xué)計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)合金成分的基本思路 二、實(shí)驗(yàn)原理 半固態(tài)成形是介于液態(tài)成形和固態(tài)成形之間的一種成形方法。 半固態(tài)合金是 將合金熔化后，待它冷卻到液相線溫度以下時(shí)，對(duì)合金進(jìn)行攪拌，在攪拌力的作 用下，合金中析出的樹枝狀晶被破壞，并在周圍金屬液的摩擦熔融作用下，晶粒 和破碎的枝晶小塊形成卵球狀的顆粒，分布在整個(gè)液態(tài)金屬中。這種合金即使固 態(tài)組分達(dá) 20%-60%，仍然像糊狀懸液，具有一定的流動(dòng)性。而在剪切力較小或 為零時(shí)，它又具有周體性質(zhì)，可以搬運(yùn)儲(chǔ)藏。利用半固態(tài)合金獨(dú)特的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)澆 注或壓注成形的方法，稱為半固態(tài)成形。 材料的工藝性能指的是成形加工技術(shù)在工藝方面對(duì)材料的要求。 例如鑄造合 金在成分設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮它的鑄造流動(dòng)性，否則鑄造件的廢品率會(huì)很高。而在半 固態(tài)成形時(shí)，鑄造流動(dòng)性已經(jīng)不是影響鑄造件質(zhì)量的主要原因。 如何開發(fā)新型半固態(tài)成形合金或改造原有牌號(hào)的半固態(tài)成形合金， 目前主要 參考下面幾個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)側(cè)： 凝固溫度區(qū)間：半固態(tài)漿料成形時(shí)的溫度與該合金固相線溫度之間的差值。 為了便于成形控制，要求凝固溫度區(qū)間 ΔT 處于 20-150 o C 之間。 固相分?jǐn)?shù)對(duì)溫度的敏感性： 合金固相分?jǐn)?shù)與溫度間關(guān)系曲線在半固態(tài)漿料成 形溫度處的斜率，即|dfs/dT|在半固態(tài)漿料成形溫度處的數(shù)值。 為了便于成形過程 保持穩(wěn)定、易于成形過程重復(fù)和控制，要求|dfs/dT|不大于 0.015。 為了使成形后的材料具有較好的綜合力學(xué)性能， 即材料的強(qiáng)度和塑性達(dá)到良 好的匹配，合金的組態(tài)組織在基體和其它析出相方面具有極高的要求。 熱力學(xué)計(jì)算在合金材料設(shè)計(jì)和優(yōu)化方面具有這十分重要的作用， 可以很大程 度上減少實(shí)驗(yàn)費(fèi)用和研制時(shí)間。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)的計(jì)算對(duì)象為 Al-Mg-Si 三元合金，本實(shí)驗(yàn)采用的合金設(shè)計(jì)原則如下： a、凝固溫度區(qū)間：20≤ΔT≤150 o C； b、固相分?jǐn)?shù)對(duì)溫度的敏感性：|dfs/dT|≤0.015 c、該三元合金的第一個(gè)共晶反應(yīng)前合金析出初生 α-Al 的分?jǐn)?shù)應(yīng)該≥60%，以獲 得良好的力學(xué)性能； d、合金析出的 Mg2Si 和 Si 的分?jǐn)?shù)： Mg2Si 的析出分?jǐn)?shù)≤5%、 Si 的析出分?jǐn)?shù)≤5%， 以獲得良好的力學(xué)性能。 使用熱力學(xué)計(jì)算軟件 Pandat 2013 版本，根據(jù) a-d 合金設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，通過下列 計(jì)算，獲得適合于半固態(tài)成形的合金成份。 1、 Calculating equilibrium vertical sections from the Al–Mg–Si ternary phase diagram at fixed Mg contents of (a) 1 wt.%, (b) 2 wt.%, (c) 3 wt.% and (d) 4 wt.%. 2、Calculating aluminum alloy compositions for semi-solid metal processing by using alloy design criteria: solidification range, fraction solid sensitivity to temperature and phase formation during solidification. 3、Calculating equilibrium |dfs/dT| and fs–T curve for the Al–6Si–2Mg alloy 4、Calculating solidification path of Al–6Si–2Mg alloy. 四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1、給出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的全部計(jì)算結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，給出滿足成分設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合金 成分。 2、報(bào)告統(tǒng)一使用南昌大學(xué)專用實(shí)驗(yàn)報(bào)告 123.png |
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4樓2016-05-04 16:15:02
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