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第 卷第 期

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年 月

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金屬基復合材料凝固過程計算機模擬(!)

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劉 政 ，龔 平

(南方冶金學院教務處，江西 贛州 ；華北計算技術研究所，北京 )

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摘 要：根據(jù)所建立的金屬基復合材料凝固過程的數(shù)學模型，編制了相應的算法，對

氧化鋁短纖維增強 合金復合材料的凝固過程進行了數(shù)值模擬 結(jié)果表

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明，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果相吻合；隨著纖維體積分數(shù)的增加，復合材料的凝固速率下

降#液態(tài)合金流動對復合材料凝固時溫度場的影響可忽略#

關鍵詞：金屬基復合材料；凝固；計算機模擬

中圖分類號： 文獻標識碼： 文章編號：

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! 引 言

數(shù)值模擬技術作為一種凝固過程研究方法，最早應用在鑄鋼件上，后來又發(fā)展到模擬各

種合金及有色金屬的凝固過程# 金屬基復合材料的出現(xiàn)只有三十多年的歷史，加上其本身特

性，因此，對于金屬基復合材料鑄造生產(chǎn)過程的凝固模擬研究的較少 隨著人們逐步深入認識

#

凝固過程對金屬基復合材料組織性能的影響，近些年來，金屬基復合材料凝固過程的研究工

作日趨活躍，已成為研究的熱點7!8#美國9:2 的9;<.>?=> 等人對金屬基復合材料的凝固過程

作了大量研究，八十年代末，發(fā)表了液態(tài)金屬浸滲纖維預制件的研究報告7"8 ，指出纖維的體積

7$8

分數(shù)和溫度對滲流過程影響極大#@1=>A??=. 等人 對液態(tài)金屬浸滲纖維預制件的過程作了數(shù)值

解析，但是在計算中未考慮結(jié)晶潛熱的釋放#B;1

件的最小壓力7%8 ，指出三維流動的模型比單向和雙向流動模型所需的壓力小#GDH;? 等人對純金

屬浸滲纖維預制件作了數(shù)值模擬計算，建立了浸滲過程的熱量和質(zhì)量傳輸模型7*8#ID>1JD>.F

和:?7K8通過對碳化硅增強’$*K 鋁合金凝固過程的研究，建立了一維模型，并用該模型作了

數(shù)值計算#我國的學者在金屬基復合材料凝固模擬方面也進行了一些研究，取得了一些成績，

如采用有限元法模擬了金屬基復合材料的澆注凝固過程748 ，研究了纖維增強金屬基復合材料

液相浸滲過程的阻力及充填形式768 ，對顆粒增強金屬基復合材料的凝固過程的計算機模擬亦

有報道75L!&8#

總之，金屬基復合材料凝固過程數(shù)值模擬的研究還剛剛起步，在已有的研究中，大部分還

是把重點放在液態(tài)金屬對纖維預制件的充型上，而對充型以后的凝固過程研究甚少#基于前期

研究工作的基礎7!!L!"8 ，作者將以短纖維增強鋁合金復合材料為研究對象，對金屬基復合材料的

凝固過程作一數(shù)值計算、分析#

收稿日期：

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作者簡介：劉政( )，男，教授#

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萬方數(shù)據(jù)

第 卷第 期 劉 政等：金屬基復合材料凝固過程計算機模擬( )

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總結(jié)

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