鋁熱還原--熔渣精煉法制備大尺寸CuCr合金凝固的數(shù)值模擬.pdf

1、CuCr合金具有較高的強(qiáng)度、硬度和良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，是一種用于真空開關(guān)的觸頭材料中最常用的。課題組提出了一種新的基于鋁熱還原-熔渣精煉法制備大尺寸CuCr鑄錠的新工藝，工藝簡單、成本低。但銅和鉻兩種金屬是難混溶金屬，在冷卻凝固過程中由于性質(zhì)的差異性易產(chǎn)生宏觀偏析。本論文以銅鉻合金的凝固過程為研究對(duì)象，運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究冷卻方式、鑄模尺寸及精煉渣性能對(duì)冷卻過程的影響，為銅鉻合金的快速凝固過程的工藝參數(shù)

2、選擇提供理論依據(jù)，并得出如下結(jié)論:
　　大空間自然冷卻、循環(huán)水冷和容池水冷三種方式的冷卻速度依次增加，平均值分別為2.8K/s、10K/s、42.5K/s。大空間自然冷卻速度慢，循環(huán)水冷和容池水冷速率大，冷卻強(qiáng)度高，是可以采用的冷卻方式。
　　在凝固過程中渣池冷卻速度慢，溫度高，會(huì)向合金中傳熱，隨著渣量增加，合金高溫區(qū)偏離中心并沿軸向向上部偏移。熔渣的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)冷卻速度有一定的影響，導(dǎo)熱系數(shù)大的熔渣冷卻過程中向合金中傳熱量大

3、，減慢合金冷卻速度，但鑄模內(nèi)徑越大，熔渣性能對(duì)冷卻的影響越小。因此，精煉過程選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的精煉渣，渣池厚度盡量薄，則有利于合金的快速凝固。
　　合金的冷卻速度隨著鑄模內(nèi)徑的增加而減小，隨著冷卻強(qiáng)度的增加，鑄模內(nèi)徑的影響逐漸降低。由于CuCr25合金導(dǎo)熱能力較強(qiáng)，其冷卻速度高于CuCr50合金。生產(chǎn)CuCr50合金鑄錠或大尺寸的合金鑄錠時(shí)，應(yīng)盡可能增加冷卻強(qiáng)度。
　　對(duì)不同尺寸的金屬鉻顆粒在冷卻過程中上浮距離隨凝固時(shí)間的變