薄壁件反重力铸造中的充填流体形态

通过水力模拟实验，采用快速摄影和录像记录，对薄壁件反重力充型过程进行了实验研究，提供了板类铸件反重力充型的充填流体形态信息，深化了对各类反重力铸造方法的认识，为正确分析铸件凝固组织和铸造缺陷提供了帮助。最后，从流体力学射流理论的角度，讨论了反重力充型过程中充填形态的形成原因和影响因素。

薄壁铸件反重力铸造充型和传热的数值模拟研究

利用ＳＯＬＡＶＯＦ方法，通过二维流场和三维温度场的耦合计算，对铝合金薄壁件反重力铸造进行了数值模拟研究。研究结果表明：铝合金薄壁件反重力铸造充填流体形态的基本特征是“反向充填”（适应３ｍｍ以上铸件）；充型结束时的温度场由充填流体形态决定；充型速度对充填流体形态的基本特征影响不大。

薄壁件反重力充型过程中的裹气机理研究

薄壁件反重力充型过程的液面稳定性是通过精心选择充型速度和充型压力予以保证的。深入了解液而稳定性的各种因素，可以防止充型紊乱和合金液的再氧化，有效地避免铸造缺陷。本文通过水力模拟，采用快速摄影和录像记录，考察了充型过程中的液面不稳定现象和各种裹气方式。深化了对充型过程的认识，为调压精铸法合理选择、控制调压过程提供了依据。

薄壁件反重力铸造的充型特点和浇注系统设计

充型过程的控制是能否获得优质薄壁复杂铸件的技术关键之一［１－２］。加压速度和充型速度是反重力过程的重要工艺参数，必须根据铸件的复杂程度、壁厚、铸型冷却条件、合金类型、浇注温度等合理选择和控制充型速度和加压速度［３－４］。本文通过水力模拟实验，研究了板类薄壁铸件充型特点和铸件壁厚、内浇口形状、个数等对临界充型速度和临界加压速度的影响规律，深化了对薄壁件反重力充型特点的认识，有助于指导实际生产和开发可调压的反重力铸造方法。

凝固界面前沿自然对流的实验研究

本文在水平Bridgman定向凝固装置中,对超薄试样中固液界面前沿的自然对流进行了实验研究。发现在厚度仅为200μm—700μm的试样中,由于水平温度梯度的存在,凝固界面附近仍然存在着不可忽视的自然对流,并系统研究了各种不同因素对界面前沿热对流的影响规律,为界而过程的微观分析和凝固理论的研究提供了丰富的信息,为采用该装置进行透明有机物模拟研究提供了设计依据。

薄试样水平定向凝固过程中界面附近的微观流场

针对水平Ｂｒｉｄｇｍａｎ定向凝固过程，得到了超薄试样（数百微米）中自然对流流场的分析解，Ｖｘ＝ρ０αＧＨ３ｇ［４（ｙ／Ｈ）３－（ｙ／Ｈ）］２４μ，并与实验和数值计算结果进行了比较，为晶体生长及凝固理论研究提供了如速度分布、最大速度、流量及质量传输等重要参数。

相场法凝固组织模拟的研究进展

阐述了相场法是一种用于模拟凝固微观组织的有效方法 ,是目前国内外的研究热点 ;论述了相场法模拟凝固微观组织的原理和国内外的研究现状 ,并指出进一步研究的方向。

喷雾共沉积SiC增强锌基复合材料的阻尼特征

在ＺＡ２７合金中添加重量分数为５％Ｓｉ并采用喷雾共沉积技术制备了ＳｉＣ体积分数为１０％的锌基复合材料。采用多功能、声频内耗仪对材料的低高频内耗行为进行了测量。结果发现，较之常规铸造ＺＡ２７合金，在测试温度、频率范围内，材料的阻尼能力均有较大幅度的提高；挤压后材料的阻尼能力进一步提高。在材料微观组织形貌分析的基础上。

深过冷Cu-30Ni合金单向凝固组织的力学性能

研究了过冷0～210K的Cu－30Ni（原子百分数）合金的组织演化规律．在105～155K的过冷范围内实现了自由生长枝晶的单向凝固，获得了单向凝固的单晶组织.深过冷熔体的微观净化和单向快速凝固，有效地去除了合金中的微细夹杂物，减少了宏观偏析和校晶偏析，显著改善了材料的均匀性，在拉应力作用下材料从沿晶断裂转变为穿晶断裂与常规铸态组织相比，其延伸率、极限抗拉强度和0．2％屈服强度分别提高到原组织的25倍、3倍和1．

充型形态对低压铸造薄板铸件凝固过程的影响

用低压铸造方法浇铸了壁厚为 5mm和 2mm的Al 4 5 %Cu薄板铸件 ,测试了温度场 ,并考察了反重力铸造的两种基本充型形态———反向充填和顺序充填对铸件温度分布和铸件质量的影响。研究表明 ,反向充填产生的温度分布不利于铸件补缩 ,易产生缩松缺陷 ;顺序充填产生的温度分布使铸件倾向于顺序凝固 ,有利于得到组织致密的铸件 ,但易在最后凝固部位产生应力和裂纹。实际生产中可根据两种充型形态下铸件的凝固特点采用合适的浇注系统和充型工艺参数 。

过冷Ni_(50)Cu_(50)合金的二次枝晶间距

过冷Ni50Cu50合金的二次枝晶间距随过冷度的增加并不以简单的幂函数规律减小，在40—120K过冷度范围内有一反常的变化理论分析指出这是枝晶生长从低过冷下的溶质扩散控制向高过冷下的热扩散控制转变过程中一次枝晶尖端半径的上升所致与常规凝固合金相比．

喷雾共沉积石墨增强锌基复合材料的低频内耗

在ＺＡ２７合金中添加５０ｍｇ．ｇ－１Ｓｉ并采用喷雾共沉积技术制备了石墨颗粒体积分数分别为５％，１０％，１５％的锌基复合材料。采用多功能内耗仪对材料的低频内耗（１Ｈｚ，４Ｈｚ）行为进行了测量。结果发现，复合材料的内耗值大小与温度显著相关，较低温度时复合材料的内耗值低于喷雾沉积材料；随着温度的上升，４０℃以后高于喷雾沉积材料；同时随石墨颗粒体积分数的增加，复合材料的内耗值逐步提高且不同频率条件下内耗相等时所对应的温度值线性上升。分析了石墨复合前后材料的主要内耗机制。

混合稀土对ZA27合金阻尼性能的影响

研究了ZA27合金的稀土变质机制及阻尼性能，利用悬臂梁法测试了阻尼能力。结果表明，合金中加入Al－10％RE中间合金可以细化组织和提高阻尼能力，稀土添加量为0、3％（质量分数）时有最佳的变质效果和最高的阻尼能力。认为ZA27合金的阻尼机制与晶界和相界面的粘性滑动有关，晶界和相界越多，阻尼能力越高。

深过冷Cu-Ni-Fe三元合金自定向快速凝固

利用熔融玻璃净化结合循环过热，在２５～３０４Ｋ过冷度范围，分析了Ｃｕ－３９％Ｎｉ－６％Ｆｅ（ｗｔ％）三元合金凝固过程过冷组织的演化规律。确定了负温度梯度下实现自定向凝固的过冷度条件：下限为能够抑制快速凝固过程中形成的枝晶熟化的最低过冷度，上限为快速凝固过程中枝晶不发生准球状化转变的最高过冷度；就研究的合金而言，过冷度范围为１１０～１８０Ｋ。在定向凝固的过冷度范围内，无需人为控制固液界面前沿的温度梯度，而且，以点触发试样端部。

相场法模拟过冷熔体枝晶生长的界面厚度参数的取值

研究了用相场法模拟纯物质过冷熔体枝晶生长过程中,界面厚度的取值对模拟结果可靠性的影响及影响界面厚度取值的因素;然后,在选取合理界面厚度取值的基础上,计算了不同过冷度下纯镍过冷熔体枝晶生长的速度并与实验进行了比较,研究表明:为了获得可靠的计算结果,界面厚度的取值应足够小;合理的界面厚度的取值由过冷度、各向异性、界面动力学、热扩散系数等参数综合决定;在选取合理界面厚度的基础上,模拟结果与实验吻合,证明界面厚度足够小时可获得可靠的模拟结果,为相场法模拟过冷熔体技晶生长时的界面厚度参数的取值提供了依据。

Cu—Ni—Fe合金在特殊涂层中的深过冷及其遗传性

以（80％石英砂＋20％石英玻璃粉）＋3％H3BO3（均为质量分数，下同）为坩埚涂层材料，烧结后获得厚3mm的表面光洁、无裂纹玻璃态涂层在该涂层中熔炼Cu—39Ni—6Fe和Ni—30Cu—5Fe合金，分别获得了190K和210K的大过冷度，超过了晶粒骤然细化的临界过冷度ΔT2．以硅溶胶为粘结剂，石英玻璃粉为面涂层的铸型，浇铸后进行一次过热，使Ni—30Cu—5Fe合金获得了100K过冷度，超过了该合金负温度梯度下实现定向凝固的临界过冷度ΔT1。

喷雾沉积高硅ZA27合金的阻尼性能及微观力学机制探讨

报道了高硅（６．０ｗｔ％）ＺＡ２７合金的阻尼性能。实验结果表明，与常规铸造条件相比，喷雾沉积和合金化使材料的阻尼性能提高２．８倍；从微观组织形态和喷雾沉积工艺过程的特殊性两方面分析了材料阻尼性能改善的原因，指出合金中大量层片状共析体的形成是阻尼性能提高的关键，并提出了该材料的微观动力学模型。

制备高强度高导电材料的新途径

指明了发展高强度高导电率材料过程中存在的主要问题,通过对喷雾共沉积工艺过程的特殊性和高导电材料的强化机制两方面较为详尽的分析,指出采用喷雾共沉积工艺可望制备出高强度高导电率的材料。

凝固微观组织数值模拟的研究进展

介绍了主要的凝固微观组织数值模拟方法 ,评述了铸件凝固微观组织数值模拟的研究现状 。

Ni—Ni_3Si系近共晶合金深过冷形核规律

采用大体积液态金属的微观净化技术，在Ni—Ni3Si合金系中使Ni-（6．07—19．7）％Si和Ni-（20.5—22）％Si两组合金分别获得了最大达344和265K的极限形核过冷度，并使其极限过冷度保持20个循环过热周期不衰减.实验发现，Ni—Ni3Si系近共晶合金深过冷凝固时，Ni3Si总是领先于α（Ni）相形核.根据实验数据和表面异质形核速率模型，求得Ni3Si和α（Ni）相异质形核时的异质形校因子f（θ）分别为0．069和0.28;求得过冷熔体中Ni3Si和α（Ni）相等形核速率时的温度-成分曲线完全处于共晶点左侧，表明在近共晶成分过冷熔体中。