中仿JMatPro压铸行业整体解决方案
——预测压铸合金性能，优化压铸合金成分，改进压铸工艺，提升压铸效率
中仿JMatPro软件赋能压铸行业
中仿JMatPro 以CALPHAD 热力学计算为底层核心，依托完备合金数据库与多物理场性能模型，为压铸企业提供合金选型、成分优化、工艺仿真、性能预测、缺陷前置规避全流程数字化解决方案，大幅降低试错成本、缩短研发周期、提升压铸件良品率与力学性能。
1.1压铸合金材料性能模拟与预测
针对铝合金、镁合金等主流压铸合金，JMatPro 可完整计算凝固过程、相变行为、热物性能、力学性能，为压铸工艺制定与材料选型提供量化依据。
可计算关键热物性能：固相/液相分数、密度、热导率、比热容、焓、潜热、膨胀系数、黏度、表面张力等
可计算关键力学性能：杨氏模量、剪切模量、泊松比、屈
服强度、抗拉强度、硬度等
可关联工艺条件：预测不同冷却速度下的强度、枝晶间距、相组成变化
通过模拟提前锁定材料在压铸态/热处理态下的性能表现，避免现场反复调试。
图1 中仿JMatPro计算凝固过程热物性能
图2 中仿JMatPro凝固过程典型热物性计算
图3 中仿JMatPro凝固力学性能、相变行为计算
1.2压铸合金热处理设计
JMatPro 支持固溶、时效、退火、T5/T6等热处理工艺模拟，精准预测不同工艺制度下的析出相演变、强度、硬度、韧性变化，帮助工程师快速找到最优工艺窗口：
确定最佳固溶温度 / 时效温度 / 保温时间
避免过烧、析出相粗化、性能不达标等问题
替代大量实验，缩短工艺调试周期
图4 中仿JMatPro 计算不同热处理制度下的力学性能
1.3压铸工艺设计与优化
中仿JMatPro软件能够辅助技术人员进行压铸工艺设计的工艺模拟，在压铸工艺中，中仿JMatPro软件可以模拟不同工艺参数对材料性能的影响，与压铸CAE软件开展联合仿真，指导压铸工艺的优化，提高生产效率和产品质量。
JMatPro 可与ProCAST、Magma、Deform等主流压铸 CAE 软件深度耦合，提供高精度材料性能参数，实现：
压铸温度场、流场、应力场精准仿真
优化浇铸速度、模具温度、冷却策略
减少缩孔、疏松、变形、开裂等缺陷
提升压铸件致密度与结构稳定性
图5 中仿JMatPro 与压铸CAE软件联合仿真模块
图6 基于JMatPro 和 Procast软件的铝合金缸体低压铸造温度场模拟
1.4压铸合金材料设计与优化
中仿JMatPro软件可辅助技术人员进行合金设计，通过JMatPro API 的高通量计算和性能筛选，获得不同合金成分对材料性能的影响，批量计算不同合金成分和热处理制度下的材料性能，利用自动筛选获得满足性能要求的具体成分和热处理制度。
自定义元素范围与性能目标（强度 / 硬度 / 韧性 / 耐蚀性）
自动计算成百上千组方案，一键输出最优成分 + 工艺
快速开发高强、高韧、高导热压铸专用合金
实现材料性能与成本的最佳平衡
图7 中仿JMatPro API 铝合金材料高通量计算与优化流程
中仿JMatPro软件支持多目标优化，利用中仿JMatPro MPO软件支持自定义可变化元素及范围、热处理温度制度及范围和材料性能目标，利用中仿JMatPro MPO设计满足指定的优化性能的材料成分与热处理制度。
在压铸行业，利用中仿JMatPro软件的高通量计算和多目标优化，通过合金设计的优化，可以提高压铸件的性能和可靠性，满足更严格的性能要求。
图8 中仿JMatPro MPO 铝合金材料多目标优化流程
2.典型案例：中仿JMatPro助力压铸铝合金的优化设计及析出相分析
中仿JMatPro与CAE软件结合，基于计算得到的各种物理、热物理、力学、动力学相转变等材料性能数据，可以有效解决熔炼、铸造、挤压、轧制等工艺中的相分布、强度硬度分布等问题。
典型案例：JMatPro助力压铸铝合金的优化设计及析出相分析
AC4B 铝合金是日本标准的牌号，其化学成分范围（wt %）为：7～10 Si,2 ～4 Cu,<0.5 Mg,≤1.0 Zn,≤1.0 Fe,≤0.5 Mn,≤0.35 Ni.≤0.2 Ti,≤0.2 Pb，≤0.1 Sn,≤0.2 Cr。其在自由状态下的强度>170MPa，而在 T6 时效处理下的强度>240 MPa。
针对 AC4B 标准成分中的 Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Ni、Fe 等元素各取3 水平，具体含量见表1。
表1 AC4B 铝合金各元素的含量变化表w/%
针对合金成分设计的7因素3水平，设计了正交试验表，得到 18种试样方案，如表2所示。
表2正交试验表
采用 JMatPro软件计算的正交试验方案的强度计算结果如表3所示。试验9的机械强度最高，达到 316.44 MPa。该机械强度是在初始冷却速率为 100 ℃/s 条件下对应的 0.2%屈服应力。0.2%屈服应力随初始冷却速率变化的曲线如图1所示。
表3 采用 JMatPro软件计算的正交试验方案的强度计算结果
图1 利用JMatPro软件计算的合金0.2%屈服应力随初始冷却速率的变化曲线
表3的均值分析结果显示，当合金组分为Si9Cu4Mg0.3Ni0.3Zn0.8Fe0.9Mn0.3 时，合金在100 ℃/s 下对应的 0.2%屈服应力最高。表3的极差分析结果表明，试验中元素对其机械性能的影响次序为：Cu >Fe>Si>Mg>Mn>Zn>Ni。
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