第29卷第11期 2010年11月
特约专栏
中国材料进展 MATERIALSCHINA
镁合金铸造成形过程宏观/微观模拟
涛，韩志强
熊守美，荆
（清华大学机械工程系，北京100084）
Vol.29
No.11 Nov.2010
摘：要：通过研究镁合金压铸过程中界面热，采用热传导反算法确定压等过程的界面换热系数，研究镁合金压铸过程中工艺参数及凝固过程对铸件界面换热系数的影响规律，建立镁合金压铸过程界面换热边界条件的处理模型，以实现镁合金压铸过程中凝固过程的准确预测。通过实验研究镁合金压传过程中凝圈组织，建立了镁合金压铸过程中形核模型。采用CA方法，
建立了镁合金枝晶生长模型，以实现镁合金凝圈组织的预测。采用相场方法研究了镁合金技晶生长形奖。关键词：镁合金；铸造成形；宏观/微观模拟
中图分类号：TC244；0242
文献标识码：A
文章编号：16743962(2010)110055~08
Macro/MicroModelingofCastingProcessof
Magnesium Alloys
XIONG Shoumei,JIN Tao,HAN Zhiqiang
(Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
AbstraCt: The interfacial heat transfer behavior in high pressure die casting( HPDC) process of magnesium alloy was firstly studied. The interfacial heat transfer coefficient ( IHTC) was determined by the inverse heat transfer estimation method and the influence of the procssing parameters and the solidifieation process on the IHTC of HPDC process was in-vestigated. A thermal boundary condition model for the HPDC process of magnesium alloy was finally developed so that the solidification process of high pressure die cast magnesium alloys could be accurately predicted. Besides, a nucleation mod-el of magnesium alloy for the HPDC process was established by experimentally studying the solidification microstructure of magnesium alloy HPDC process and the cellular automaton( CA) was used to model the erystal growth of magnesium alloys to predict the solidification structure. The three dimensional morphology of the dendrite growth of magnesium alloys was al-so studied by using phase field method.
Key words : magnesium alloys; casting process; macro/micro modeling
1前言
镁合金铸造成形方法主要是高压铸造成形，约 90%的镁合金成形零件由高压铸造方法成形。高压铸造过程中铸件/铸型的界面传热对铸件凝固过程及模具热平衡过程具有重要影响，同时也是实现镁合金压铸凝固过程模拟的关键边界条件，是镁合金凝固组织模拟的重要基础。因此，为实现镁合金压铸组织性能预测，课题研究工作首先通过研究镁合金压铸过程中界面热，建立镁合金压铸过程界面换热边界条件的处理模型，以实现镁合金压铸过程中凝固过程的准确预测。通过实验研究镁合金压铸过程中凝固组织，建立镁合金压铸过程中形
收稿日期：20100930
基金项目：国家973计对项目（2006CB605208）；国家863计划项
日(2009AA03Z114)
通信作者：熊守美，男，1966年生，教授，博士生导师
核模型。采用改进元胞自动机（CellularAutomation， CA)方法，建立镁合金枝晶生长模型，以实现镁合金凝固组织的预测。采用相场方法研究镁合金枝晶生长形貌。
2 2.1
国内外研究现状及发展趋势镁合金压铸过程界面传热
压铸过程与普通铸造过程有着很多不同，主要表现在：压铸过程是大规模连续生产过程，在压铸过程中液态金属首先进人压室，经过低速压射阶段后，液体金属以高速通过浇口进人型腔，并在高压下凝固，再经过开模、取件、喷涂及合模后，开始下一循环，因此，影响压铸过程界面换热系数的关键因素主要为压铸工艺参数、铸件儿何形状和铸件以及铸型材料等参数。
在铸造过程界面换热的研究中，针对压铸过程的研究非常有限"-"]，很少有镁合金压铸过程界面换热系数研究的报道。同时，对于压铸凝固过程中，铸件凝固速度快，