理论教育 金属材料半固态单相模型探究

金属材料半固态单相模型探究

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常将金属在半固态下根据其流动行为分为三种形式:①低固相体积分数状态;②中等固相体积分数状态;③高固相体积分数状态。在静止状态时,固相颗粒形成一骨架,它决定了半固态浆料的屈服应力[1]。屈服应力和粘度指数可用与固相体积分数fs相关的函数表示式中系数C1、C2和C3可根据流变所测定的值进行调整。粘度指数κ表示了半固态浆料的悬液结构。

金属材料半固态单相模型探究

通常将金属在半固态下根据其流动行为分为三种形式:①低固相体积分数状态(fs<20%);②中等固相体积分数状态(20%fs<60%);③高固相体积分数状态(fs>60%)。当固相颗粒形成孔状实体时,半固态浆料可看成宏观组织是均匀的且各向同性的两相介质:整体的孔状实体和在实体中流动的液体组成,宏观变形必须与固相颗粒相协调[9]

在半固态流变成形的研究过程中发现,当剪切速率瞬间增加以后,浆料好像越来越厚。当合金的粘度降低到一稳定值时,浆料好像一剪薄的流体。粘度的大小主要取决于固相体积分数和剪切速率。在静止状态时,固相颗粒形成一骨架,它决定了半固态浆料的屈服应力[1]

根据M.Modigell等[8]的研究,通常情况下,半固态浆料被认为具有非牛顿流体性能的均匀介质。其流变行为可用Herschel-Bulkley模型来表示

式中 978-7-111-32534-5-Chapter03-19.jpg0——屈服应力;

κ——粘度指数;(www.daowen.com)

m——幂律指数。屈服应力和粘度指数可用与固相体积分数fs相关的函数表示

式(3-12)中系数C1C2C3可根据流变所测定的值进行调整。粘度指数κ表示了半固态浆料的悬液结构。浆料触变结构的动力学方程可用粘度指数κ的瞬间演变模型表示,通过对κ进行一阶求导得到下面的偏微分方程

式中 c——反应速度;

κe——在当前剪切速率下结构参数的平衡值。

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