ZTA_p/HCCI复合材料凝固过程中的温度场和热应力的数值模拟

种晓宇^1,2，汪广驰^1,2，杜军³，蒋业华^1,2，冯晶^1,2

1. 昆明理工大学材料科学与工程学院2. 昆明理工大学金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程实验室3. 马鞍山钢铁股份有限公司技术中心

摘 要：基于有限元分析软件,模拟了在铸造过程中ZTA(Zr O2增韧Al2O3)陶瓷颗粒增强高铬铸铁基(HCCI)复合材料的温度场和热应力。在凝固初期分别以均匀初始温度和非均匀初始温度研究了铸件凝固过程的温度场。充型结束后,当把凝固的初始温度当作不稳定温度场时,更接近实际条件。在研究铸件的温度场过程中,考虑了不同蜂窝形状预制体对温度场的影响。应用了热弹塑性力学模型精确地描述了铸件热应力分布。分别研究了含有不同结构预制体的铸件的热应力,结果表明:热应力会随着预制体孔的边数的增加而逐渐减小。最后预测了热裂纹缺陷,优化了落砂工艺参数。模拟结果和实验结果高度吻合。

关键词：ZTAp/高铬铸铁复合材料;传热;温度场;热应力;数值模拟;