【摘 要】
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7050高强铝合金是航天航空用轻质结构材料，该合金具有高强度、高韧性、良好的淬透性等优点。随着国防和民航高性能飞机的发展，对7050铝合金大尺寸的厚板需求量急剧增大。因此，高
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7050高强铝合金是航天航空用轻质结构材料，该合金具有高强度、高韧性、良好的淬透性等优点。随着国防和民航高性能飞机的发展，对7050铝合金大尺寸的厚板需求量急剧增大。因此，高效生产该系合金大尺寸扁锭的主要方法——半连续铸造得到了广泛的研究。由于该合金化学成分复杂，铸锭规格和宽厚比大，铸锭的裂纹倾向较大，极难成型。从事该行业的人们都在努力研究半连续铸造技术，希望通过各种实验寻找一种行之有效的方法来避免裂纹的出现。由于具有效率高、成本低等优点，数值仿真技术尤其是有限元方法在半连续铸造研究中得到了广泛应用。本文利用大型有限元分析软件MARC对半连续铸造过程进行热力分析，着力研究了以下问题：1．基于有限元理论和基本传热方程，综合考虑工艺参数对温度场和应力场的影响，并根据现场实验情况建立了热传导及热应力数学和物理模型；2．通过MARC用户子程序接口，对MARC进行了二次开发，更准确的模拟了铸坯从液态到固态直至铸坯温度稳定这一整套过程；3．根据实地工业实验情况，建立了铝合金大扁锭半连续铸造过程的三维有限元分析模型，根据现场工艺，确定了相应的初始条件和边界条件；4．模拟现场工艺变化规律，对铝溶体在凝固成形过程中的温度场和应力场进行仿真，通过改变浇注温度、拉坯速度及结晶器冷却水量(改变一冷区和二冷区的界面传热强度)等工艺参数，分析了半连续铸造条件下铸坯温度场和应力场分布情况，为大规格扁锭半连续铸造提供工艺参数匹配规律的指导性依据；5．对大扁锭半连续铸造进行了铸坯液表面温度分布及结晶范围的测试，并采集了相关数据。通过实验研究，验证了模型和相关结论的正确性。
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