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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着材料加工科学和技术的发展 ,凝固技术不断进步 ,并成为一门科学.。凝固科学与凝固技术相互促进 ,并进一步促进先进材料加工科学和技术的发展 ,在国民经济和国防建设中发挥着重要作用。凝固 科学与技术体系的发展是建立在现代科学的基础上 ,不断地以数学、 物理、化学及工程科学的新成就充实自己 ,同时又不断从冶金、晶体生长、材料科学、空间科学、化工、电子、信息、计算科学等领域汲取营养 ,迄今已初步构筑成一个凝固科学与材料凝固加工技术的应用与研究体系 ,其应用目标是以控制材料组织结构为核心 ,进而控制构件形状并获得所需要的性能。随着社会需求与科学技术进步的牵引 ,特别是新材料与制备加工技术的需要 ,推动凝固科技向更深、 更高、更精细和开发新的、综合性更强、超常规的方向发展;并直接推动新材料的研究开发。凝固模拟是采用计算机模拟合金铸件的凝固过程 , 并以直观可视的形式把合金的凝固过程和缺陷位置等形象地显示出来 ,它是虚拟制造技术在铸造行业的应用和体现，计算机模拟合金的凝固过程为铸造工艺设计提供了一种科学依据。

近 20年以来, 国内外诸多学者利用多种数值计算模型对凝固过程的枝晶生长进行模拟, 研究过程经历了从晶粒结构到枝晶结构、从二维到三维、从没有流场到包含流场的逐步深入的发展过程, 做出了卓有成效的工作。

凝固过程是材料制备成型过程中的一个重要基础阶段，既影响工件轧制和锻压的工艺性能，又不同程度地影响成品的使用性能。因此，控制金属的凝固过程，是提高金属材料力学性能和工艺性能的重要手段。凝固过程涉及热量，质量和动量的传递，是一个不透明的复杂的过程，要精确地分析凝固过程十分困难，但依靠计算机来进行数值模拟，可以对铸件形成过程各个阶段场的变化进行模拟计算，从而获得合理的铸造工艺控制参数。

2. 研究的基本内容

锌的矿物储量在全球居第三位,仅次于铝和铜。金属锌防腐性能好,很大一部分用于金属防腐的喷镀、热浸镀和牺牲阳极上。锌合金熔点低,铸造、机械加工性能好,可用于各种机械制造。锌合金摩擦系数小,对油亲合好,机械性能优异,可作为耐磨材料如轴瓦和青铜替代材料。锌铝阻尼合金能降低工业噪音和减轻机械振动。锌合金还具有极好的超塑性和超高强度川。近年来,锌及锌铝合金发展迅速,研究领域也突破了传统材料的范围。

1.模拟计算

用thermo-calc热力学动力学计算软件模拟合金的凝固过程，在thermo-calc中导入gh44合金的各元素比重和相对含量，利用构建的模型计算gh44合金凝固时各元素的动态变化及形核生长过程中热力学变化，分析凝固过程中缺陷的形成及生长变化情况。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1.实施方案：

将所要锌铝合金基础数据导入thermo-calc进行模拟计算，得到所需锌铝的凝固相图。

制备不同配比的铝锌合金试样，在相同温度下的高温炉内熔融涂覆在铁锭表面；制备相同配比的铝锌合金试样，在不同的热处理温度下熔融涂覆在铁锭表面。

4. 参考文献

【1】斯晓青，张海良，顾庆华，黄冬芳.锌镀层和锌铝合金镀层钢丝主缆抗滑移性能研究.2018,09.47～50.

【2】许庆彦，冯伟明，柳百成，等.合金枝晶生长的数值模拟[j]. 金属学报，2002，38（ 8 ）：799～803.

【3】刘东茂.合金锭凝固组织形成的数值模拟.哈尔滨工业博士论文.2006.5.