臺大工學院簡訊

　　為具有固體網絡的半固態鋁合金開發計算模型有助於優化先進的加壓鑄造工藝，例如高壓鑄造、擠壓鑄造、雙輥鑄造和半固態鍛造等。然而，初晶鋁晶粒堆疊同時發生晶粒間重排和單一晶粒黏塑變形，對於計算力學數值建模仍然是一項重大挑戰。受近年臨場X光同步輻射二維造影及三維斷層掃描工作對等軸球狀 Al-Cu 合金變形實驗成果之啟發，本研究使用三維離散元素法(Discrete Element Method, DEM)生成虛擬初晶鋁晶粒堆疊，其體積固相分率分別控制在0.6 和 0.82。我們引入 Burgers接觸模型來考慮高溫下晶粒之間的黏性相互作用，並通過迭代方法找到Burgers接觸模型參數，以重現半固態Al-Cu合金排水條件壓縮實驗的流變與機械響應。經驗證的三維DEM模擬，將有助於探索外加變形模式與塊材半固態合金的應變局部化之間的關係。（材料系蘇德徵教授提供）

 

 

圖一：(a)半固態排水壓縮試驗設計與熱機路徑，(b)SEM-BSE照片分析微結構演進和第二相分布，(c)SEM-EBSD的反極圖研究初晶鋁晶粒的形貌變化。

 

 

 

 

圖二：(a)離散元素法模擬流程示意圖，(b)顆粒接觸模型（上為Hertz、下為Burgers）示意圖，(c)離散元素模擬雙元素微觀尺度壓縮曲線，(d)離散元素模擬8Cu simulation和15Cu simulation宏觀尺度壓縮行為，(e)比對實驗、宏觀尺度模擬以及過去半固態壓縮實驗文獻之壓縮應力－體積固相分率關係。