准晶增强Mg-Zn-Y合金显微组织及凝固过程研究

采用SEM、XRD、DSC和Factsage 8.0热力学计算软件研究了Mg-9.02Zn-1.68Y合金的显微组织和凝固过程。研究表明,Mg-9.02Zn-1.68Y合金室温组织主要由α-Mg、准晶I-Mg3Zn6Y和Mg_(7)Zn_(3)相组成,其凝固过程为先结晶出枝晶α-Mg,之后发生二元共晶转变形成(α-Mg+I-Mg_(3)Zn_(6)Y)共晶组织,最后随着温度降低形成少量(α-Mg+Mg_(7)Zn_(3))共晶组织。由于试验合金中存在含量较高的准晶I-Mg3Zn6Y相,其硬度达HV70,从而为后续再加工或时效热处理打下良好的性能基础。

熔速对高填充比06Cr18Ni11Ti电渣重熔铸锭凝固过程的影响

以06Cr18Ni11Ti钢高填充比电渣重熔铸锭为研究对象,通过建立瞬态电渣重熔过程的多相多物理场耦合模型,探究了熔速对电渣重熔过程中电磁、传热、流动及凝固行为的影响。结果表明,不同熔速下的电流路径基本一致,且存在明显的集肤效应,结晶器内部温度呈抛物线形分布,且温度梯度较大。随着熔速从5 kg/min增至7 kg/min,电流密度、洛伦兹力和焦耳热分别增加了16.2%、37.7%和63.3%;渣池最高温度从1902 K上升至2058 K;渣池内存在两对方向相反的涡旋,结晶器内的流动随熔速增大变得更加剧烈;在本文研究条件下,提高熔速会导致熔池深度增大、铸锭局部凝固时间延长;当熔速为5 kg/min时,局部凝固时间最短,熔池深度在结晶器直径的1/2~1/3,有助于保证铸锭良好的致密性和结晶质量。

凝固过程多尺度原位研究进展

凝固过程控制是诸多相关技术的核心,在不同尺度上理解凝固行为对于实现凝固过程的有效设计与精确控制至关重要。历经数十载,凝固行为的原位研究已在微观尺度上揭示出凝固组织动态演化的丰富行为,并逐步向纳观尺度拓展。本文简要梳理了近半个世纪以来在微观尺度及纳观尺度凝固行为原位研究所取得的主要成果,总结了凝固过程多尺度原位研究方法,从原位研究角度揭示了胞晶、枝晶转变与组织演化行为及其影响规律,展示了目前已知的关于等轴晶、共晶体系凝固及组织特征的原位研究成果,也简要介绍了当前在金属熔体纳观尺度形核行为方面原位研究得到的认知。

铸钢件凝固过程中的微观结构控制技术研究

本文深入研究在固化阶段对钢铸件细观构造调控的方法,旨在增强其功能性以及拓宽其使用领域。根据热学法则考察了钢铸件在凝结阶段的热传递与物质迁移现象,并探究了微观构造生成的动态原理,探讨了降温速度、合金成分引入以及数值分析等重要技术对细观构造所产生的作用。通过实例考察揭示了在特殊环境中微观构造调控手段的使用成效及其对成品品质优化的影响。研究发现,通过严格调整铸造钢材的细微构造,能够显著增强其机械特性及耐用年限,这对促进材料工程与生产行业的进步起到了关键作用。

基于有限元模型的欧姆加热预煮鸡蛋凝固过程解析

针对传统的鸡蛋预煮方法升温条件不可控,蛋清、蛋黄凝固状态难以控制等问题,该研究通过试验明确了蛋壳导电性能,在此基础上建立并验证了欧姆加热预煮鸡蛋过程的有限元模型,研究了欧姆加热预煮鸡蛋过程中鸡蛋内部的温度分布,分析了欧姆加热对鸡蛋凝固过程的影响,明确了电场强度和摆放方向对鸡蛋内部升温速率与温度分布的影响。结果表明:欧姆加热条件下,蛋壳可近似视为绝缘体;欧姆加热预煮鸡蛋是壳外溶液在欧姆效应下温度升高,通过热传导作用来实现的;建立了欧姆加热预煮鸡蛋的有限元模型并进行验证,温度模拟值与实测值之间的相对均方根误差均小于5%;鸡蛋长轴沿垂直电极板方向摆放,有利于改善鸡蛋内部加热均匀性;可以通过控制欧姆加热条件确定鸡蛋的凝固状态,达到控制鸡蛋蛋清、蛋黄凝固时间及状态的目的。研究结果可为开发基于欧姆加热的鸡蛋预煮装置提供参考。

高温合金真空感应电极凝固过程数值模拟研究

通过数值模拟,对使用保温冒口和未使用保温冒口时,不同浇注速度下∅430 mm规格GH4169高温合金真空感应电极凝固过程进行了研究,结果表明:感应电极凝固顺序为首先径向凝固然后纵向凝固,浇注速度越大越易在电极中部形成孤立未凝固的中心圆柱区域,浇注速度越小越易形成从底部向顶部的顺序凝固而不形成孤立隔断区域。保温冒口可以提高电极中缩孔位置使其集中于电极头部的保温冒口处,有效减小高温合金感应电极的缩孔尺寸,而且能有效增加电极头部的凝固时间,促进气体和夹杂物上浮于电极头部的保温冒口处,头部切除后增加电极纯净度和致密性。

椭圆形形核凝固过程中六角相向正方相转变过程的晶体相场法模拟

随着新的计算模拟方法的不断涌现,晶体相场方法是目前常用的原子尺度计算模拟方法。本文采用晶体相场方法研究金属凝固过程中椭圆形初始形核晶粒的转变过程发现:晶粒分化现象出现在初始取向角为10°和15°的椭圆形核晶粒在生长过程中。大量的原子错配区域分布在两个相邻晶粒的连接处,最后形成不同尺寸晶界角的晶界同时伴随大量的刃型位错。晶粒面积占总面积的百分比随着时间步长的增加而增大,在演化后期趋于稳定。

晶体相场方法模拟四角矩形形核凝固过程中的转变过程

晶体相场方法是近年来发展起来的用于原子尺寸研究晶体生长的计算模拟方法之一。本文采用晶体相场方法研究四角矩形形核在凝固过程中的转变的过程,研究发现:四个矩形形核晶核随着时间步长的增加逐渐长大。在演化后期长成两个大尺寸晶粒。两个大尺寸晶粒的晶界尺寸和界面角较小。晶粒生长面积占总面积的比例随着时间步长的增加表现为先增大后趋于稳定的变化规律。

铸件充型凝固过程数值模拟发展现状

铸件内在质量很大程度上取决于铸件的充型和凝固过程。将计算流体力学、计算传热传质学和计算机可视化技术应用于铸造工艺设计 ,可以使铸造技术人员更清楚地了解铸件形成过程 ,快捷地确定较为合理的铸造工艺参数。本文对铸件充型和凝固过程的数学模型、计算方法及商品化软件方面的发展现状进行了综合评述 ,并展望了该领域的发展前景。

镁合金压力充型与凝固过程的研究

研究了镁合金AZ91HP、AM50HP、AM20HP和铝合金AlSigCu3在高压力下的充型与凝固过程，结果表明，镁合金的充型能力比铝合金约低25％～50％；随铝含量的递减，三种镁合金的充型能力依次降低数值模拟结果显示，镁合金在凝固发生之前具有与铝合金相同的充型能力，但凝固发生之后镁合金的流动性急剧下降，其原因是镁合金相变潜热比铝合金低在镁合金压铸工艺过程中，应当选择较高的充型速度，如果工艺参数设计得当。

凝固过程数值模拟中的潜热处理方法

本文介绍了凝固过程数值模拟中潜热处理的几种方法 ,简单比较了它们的优缺点。提出了把等价比热容法应用到纯金属、共晶合金以及窄凝固区间合金的潜热处理上的观点 ,并完善了其温度校正方法。

压铸件凝固过程温度场变化的计算机模拟

针对复杂、薄壁压铸件 ,研究提出了对其实体模型进行计算机自动网格划分及对温度场变化进行计算机模拟的物理建模方法、计算方法及判定算法 ,并对计算结果进行了可视化。

正十六烷体系凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法,根据体系热容和自扩散系数的突变,计算了正十六烷体系以及正十六烷和降凝剂α-辛基萘、α-十二烷基萘及α-十六烷基萘等α-烷基萘混合体系的凝点,凝点降低结果与实验值相一致.用径向分布函数及末端距离分布对凝固温度附近体系的微观结构变化进行了研究.结果表明,凝固过程中正十六烷分子倾向于转变成为全反式的构象,以利于分子间平行有序的排列,这和熵减小的原理相一致.结合正十六烷的构象变化,探讨了烷基萘降凝的机理.

金属型铸造摩托车铝合金轮毂凝固过程数值模拟

使用模具涂料和局部冷却模具相结合的方法,对金属型重力铸造凝固过程中模具温度场进行调节。采用Pro-CAST完成了铝合金车轮金属型重力铸造凝固过程的数值模拟。针对铝合金轮毂的热节部位进行分析,提出了工艺改进方案,消除了铸件的热节部位。

冷却速率对液态金属Zn快速凝固过程中微观结构的影响

用分子动力学模拟方法研究了六种不同冷却速率对液态金属Zn凝固过程微观结构的影响.采用双体分布函数g(r)曲线、平均原子总能量、Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法和原子团类型指数法(CTIM-2)对凝固过程中微观结构的变化进行了分析.结果表明,冷却速率对微观结构的转变有决定性影响,当冷却速率为1×1014、5×1013、2×1013、1×1013、5×1012K·s-1时,系统形成以1551、1541、1431键型为主体的非晶态结构;当冷却速率为1×1012K·s-1时,系统形成以1421、1422键型为主或以密排六方(hcp)基本原子团(1200066)和面心立方(fcc)基本原子团(12000120)共存的部分晶态结构.同时发现,在形成非晶的五个系统中,玻璃化转变温度Tg随着冷速的降低而降低.

TNT、DNAN和DNTF单质凝固过程中温度和缩松的数值模拟及实验研究

为了解熔铸载体炸药凝固过程中温度及缩松规律,以TNT、DNAN和DNTF 3种单质炸药为研究对象,使用铸造软件ProCAST对3种载体在铜模具中自然凝固时轴向不同位置处温度变化及总体缩松情况进行了模拟计算,并针对模拟工况进行了试验验证;通过热电偶温度传感器测量并记录温度曲线;对凝固后的药柱进行机械剖分并观察缩松情况。结果表明,TNT、DNAN和DNTF的凝固点分别为81、90和109℃;TNT及DNAN凝固偏向于逐层凝固,而DNTF凝固则接近于体积凝固;3种单质炸药凝固过程中温度模拟结果准确度高,平均误差均小于10%;缩松预测计算结果同试验结果一致;模拟计算精度能够满足工艺实践的需求。

Ni基合金激光熔覆层组织特征及凝固过程的研究

采用自动送粉方法 ,在 45钢表面激光熔覆 Ni基合金粉末 ,较为系统地研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织特征的影响。实验结果表明 :Ni基合金粉末激光熔覆层显微组织由枝晶及块状 (或针状 )共晶组织构成 ,共晶碳化物的形态由化学成分确定 ;结合界面不存在白亮带 ,为细小亚共晶组织 ;离结合界面距离的增加 ,熔覆层组织逐渐变细 ,显微组织表现出明显不均匀性 ;提高激光扫描速度 ,明显细化了组织 ,提高了组织显微硬度 ,改善了熔覆层局部组织不均匀性。结合激光熔覆解析模型 ,计算出激光熔池局部特征凝固参数 。

二元铝铁合金凝固过程的差热分析研究

采用差热分析技术研究了二元铝铁合金的凝固过程；考察了冷却速度及合金成分对凝固过程及显微组织的影响，并测定了不同成分铝铁合金的凝固潜热。

铸钢应力框凝固过程三维应力数值模拟

用ＦＤＭ／ＦＥＭ集成应力分析系统对铸钢应力框的凝固过程热应力进行了三维数值模拟，得到应力框的定量的、动态的变形及其应力变化，并对照它们的凝固条件进行了分析，提出热裂倾向较大的部位。

微量Sr对AZ91D镁合金凝固过程的影响

利用XRD和DSC研究了微量Sr对AZ91D镁合金凝固过程的影响。结果表明:Sr的加入对合金的固相线温度影响不大,但能明显降低合金的液相线温度,从而减小结晶温度间隔。当Sr的添加量(质量分数,下同)分别为0·2%和0·5%时,合金中没有新相形成,合金中的Sr主要以固溶的形式存在。当Sr的添加量达到0·8%时,Sr与Al形成高熔点的Al4Sr相。