离心加速条件下金属液中粒子运动规律的理论分析

复合材料学报, 2001, 18(3): 46-51. doi: 10.3321/j.issn:1000-3851.2001.03.012

离心加速条件下金属液中粒子运动规律的理论分析

于思荣 ^1, , 任露泉 ^2, , 佟金 ^3, , 张新平 ^4, , 何镇明 ^5,

1.吉林大学材料科学与工程学院

2.吉林大学

3.吉林大学

4.吉林大学材料科学与工程学院

5.吉林大学材料科学与工程学院

基金项目: 国家自然科学基金(59771055)

关键词：离心加速场 , 梯度功能材料 , 粒子 , 理论模型 , 两相流

THEORETICAL ANALYSIS ON THE MOVEMENT BEHAVIOR OF PARTICLES IN METAL MELT IN CENTRIFUGAL FIELD

建立了金属液中第二相粒子在离心加速条件下的运动规律理论模型,并根据该理论模型分析了影响粒子运动规律的因素.结果表明,随时间延长,粒子由内向外移动的距离、速度都增大,呈指数变化.粒子直径越大、密度越大、转速越高,在同样时间内,粒子移动的距离越远.在传输过程中,不但有因尺寸不同引起的粒子追逐现象,而且有因密度不同引起的追逐现象,该现象是引起粒子碰撞、聚集及尺寸大(或密度大)粒子偏聚到试样外侧的主要原因.为减少粒子运动过程中的追逐、碰撞及由此引起的粒子聚集和不稳定流动现象,采用尺寸一致的同种粒子是非常必要的.径向上初始位置不同的两个粒子,其间距随时间延长逐渐增大.如果在径向一条直线上有多个同间距的粒子,离心移动一段时间后,虽然任意两相邻粒子的间距比开始态增大,但各相邻粒子间距在新的时刻仍是相等的.粒子最终在试样中的梯度分布,是粒子从靠近型壁处向内沉积及金属熔体冷却降温、粘度增大和凝固共同作用形成的.

参考文献

[1]	于思荣.表面复合强化铝合金新材料及其仿生分析[R].吉林工业大学博士后研究工作报告,1998.
[2]	小泉光惠,多田保夫.倾斜机能材料研究会の发足とその役割[J].金属,1988,4:2-8.
[3]	渡边义见,福井泰好.远心力を利用した倾斜机能材料の组制御[A].日本机械学会论文集(A编)[C].1992,58(556):240-245.
[4]	徐自立,魏伯康,林汉同.离心铸造梯度功能材料凝固过程中第二相的迁移行为[J].热加工工艺,1995,(3):13-15.
[5]	Lajoye L, Suery M. Modelling of particle segregation during centrifugal casting of Al-matrix composites[A]. Cast Reinforced Metal Composites, Proceedings of the International Symposium on Advances in Cast Reinforced Metal Composites[C]. Edited by Fishman S G and Dhingra A K. Chicago: ASM INTERNA-TIONALTM, 1988. 15 - 20.
[6]	Kang C G, Rohatgi P K. Transient thermal analysis of solidification in a centrifugal casting for composite materials containing particle segregation[J]. Metallurgical and Materials Transactions B, 1996,27B: 277-285.

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