,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,第五章 凝固的传热学基础,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第五章 凝固的传热学基础,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,大连理工大学材料学院本科生课程,材料成形原理,液态成形原理,主讲教师：姚曼 教授,大连理工大学,材料科学与工程学院,大连理工大学材料学院本科生课程材料成形原理主讲教师：姚,4,凝固过程的传热问题,Heat Transfer in Solidification,4 凝固过程的传热问题Heat Transfer in So,3,凝固是一个温度降低、热量散失的传热过程,受热流控制。,凝固潜热散失速度和内部的温度场决定了凝固速度、进程和组织。,凝固传热是凝固理论的一个组成部分。,铸件的凝固,：具有一定的体积和形状的液相凝固,Why Heat transfer in solidification?,3凝固是一个温度降低、热量散失的传热过程,受热流控制。Why,4,三维,不稳定传热,非稳态温度场，,包括导热、对流和辐射,凝固潜热释放,移动的内热源,形成固,-,液共存区域,存在铸件,-,铸型界面层等,物性参数,(dencity),(conduction coefficient),c(specific heat),均是温度的函数,凝固过程传热特点,4三维不稳定传热非稳态温度场，包括导热、对流和辐射凝固过程,5,凝固区域,铸件,-,铸型界面,确定温度场的方法,Chvorinov,法则,-,确定,凝固时间,4,凝固过程的传热问题,5凝固区域4 凝固过程的传热问题,4.1,凝固区域,4.1 凝固区域,7,糊状区（,mushy zone),凝固过程,固液共存区域,称为,糊状区,或,凝固区域,。,固相区,固,-,液,固液相区,液,-,固,液相区,凝固区域结构示意图,7 糊状区（mushy zone)凝固过程固液共存区域称为糊,凝固区域的形成,8,凝固区域的形成8,9,按糊状区宽度，凝固有两种凝固方式,:,逐层凝固方式,(type of skin),糊状区很窄,;,糊状凝固方式,(type of mush)-,糊状区较宽,;,两种方式没有严格的界线,只是说明凝固过程的一种倾向。,凝固区域宽度由,凝固动态曲线,中液相边界和固相边界之间的纵向距离直接判断。,凝固方式,9按糊状区宽度，凝固有两种凝固方式:凝固方式,10,凝固动态曲线,Distance-time curve showing progress of solidification,对凝固过程测温，得到冷却曲线。,根据测温数据和相图作出。,10凝固动态曲线Distance-time curve s,11,凝固动态曲线的绘制,11凝固动态曲线的绘制,12,凝固动态曲线的绘制,12凝固动态曲线的绘制,13,凝固动态曲线,读出的信息：,任一时刻凝固区域宽度,任一位置凝固速率,全部凝固所需时间,13凝固动态曲线读出的信息：,14,铸件凝固方式控制,影响因素：结晶范围和温度梯度,影响规律：结晶温度范围越小，温度梯度越大，越趋向于逐层凝固。反之趋向于糊状凝固。,合金确定后，凝固方式便由,G,决定。,14铸件凝固方式控制影响因素：结晶范围和温度梯度,截面内温度分布对糊状区的影响,截面内温度分布对糊状区的影响,结晶温度范围对糊状区的影响,结晶温度范围对糊状区的影响,温度分布对糊状区的影响举例,可通过控制铸件内部温度梯度，使结晶温度范围宽的合金其糊状区变窄，转变为倾向逐层凝固。,锡青铜,Cu88Sn10Zn2,的凝固动态曲线,p110,案例,4.2,温度分布对糊状区的影响举例可通过控制铸件内部温度梯度，使结晶,18,一般地,纯金属,共晶合金和低碳钢,等,窄,结晶范围合金通常以,逐层,方式凝固；,高碳钢,锡青铜,铝合金,等,宽,结晶范围的合金倾向,糊状,方式凝固；,铸件凝固方式对凝固液相的补缩能力影响很大，从而影响最终铸件的致密性和热裂纹产生几率。,18一般地,End of the mushy zone,End of the mushy zone,