基于固体内聚力的分析模型的开发，用于预测半固态铝合金中的Norton-Hoff粘性参数，并通过实验进行验证

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Development of a Solid Cohesion-Based Analytical Model for Predicting Norton–Hoff Viscous Parameters in Semi-Solid Aluminum Alloys and Its Experimental Validation

本文提出基于人工微结构模型的新方法，利用固相分数和二面角θ预测半固态合金粘性性质，验证了其在Al-Mg和Al-Cu合金中的有效性，结果与解析模型及实验一致，无需大量实验。

　　

摘要

诺顿-霍夫（Norton–Hoff）模型所描述的半固态粘性特性对于热应力分析至关重要，因为这些特性可用于预测凝固裂纹。然而，实验测定各种合金的这些特性既成本高昂又耗时。为了解决这一问题，我们提出了一种新方法，该方法利用基于固体内聚力 f_sc 的人工微结构模型进行单轴拉伸应力分析来预测粘性特性，而 f_sc 是影响半固态材料力学特性的关键因素。人工微结构是通过坎贝尔（Campbell）方法建立的，该方法将 f_sc 定义为固体分数 f_s 和二面角 θ 的函数。当已知固液界面的 θ 值时，就可以构建出具有等轴初生α相的部分凝固合金的解析模型。本研究重点研究了经过晶粒细化的 Al-5mass pct Mg 和 Al-2mass pct Cu 合金。通过将预测的粘性特性与基于水淬凝固微观结构的解析模型得出的结果以及先前研究的实验结果进行比较，验证了所提出方法的有效性。结果表明，我们方法预测的粘性特性与解析模型和实验结果均一致。这表明，所提出的简单方法能够可靠地预测半固态下具有等轴初生α相的各种合金的粘性特性，而无需进行复杂的实验程序。