强迫对流影响合金凝固过程枝晶生长的数值模拟

利用耦合溶质场与流场的相场模型,对Al-2.5Cu合金等温凝固时枝晶生长过程进行了模拟。研究了强迫对流、扰动强度及各向异性强度对枝晶生长形貌的影响。结果表明,在流场作用下,枝晶呈非对称性生长,上游的生长速度大于下游;对流影响溶质场的分布,将溶质从上游冲刷到下游,使得上游液相中的浓度低于下游;扰动强度越大,诱发的侧向分枝越多,二次枝晶越发达;各向异性强度越大,枝晶尖端的生长速度越快,曲率半径越小。

700MPa级低碳贝氏体钢微观组织及冲击韧度

在热轧试验的基础上,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及冲击试验机,研究了不同温度下700 MPa级低碳贝氏体钢的冲击韧度,并对微观组织、断口形貌及夹杂物进行了分析。结果表明,该低碳贝氏体钢的微观组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体、准多边形铁素体及针状铁素体的复合组织。夹杂物较为细小,尺寸多为2～6μm。当温度较高时,断口呈韧窝状,其冲击韧度较高;当温度较低时,断口主要呈解理特征,其冲击韧度较低。实验钢的韧、脆性转变温度约为-41℃。

相场法模拟对流作用下铝合金的枝晶生长

基于现有二元合金纯扩散相场模型,建立了耦合流场和溶质场的相场模型,采用有限体积法和有限差分法对控制方程进行数值求解,模拟了对流作用下二元合金等温凝固过程中枝晶的生长,研究了过冷度对枝晶生长形貌和溶质场的影响,分析了枝晶主轴中心方向的溶质分布。结果表明:过冷度越大,枝晶的生长速率越快,固液界面前沿溶质扩散层越薄,溶质梯度越大。

空心微珠增强铝基复合材料弹塑性性能的模拟预测

基于代表性体积元的细观力学有限元的方法预测空心微珠增强铝基复合材料的弹性模量、弹塑性应力应变。研究了空心微珠体积百分比(Vf)和空心微珠壁厚与空心微珠半径的比值(t/R)对弹塑性性能的影响。研究表明复合材料有效弹性模量随着Vf的增大而减小,随着t/R的增大而增大;另外,随着Vf的增加复合材料逐渐表现出泡沫金属材料的特性。

铝硅合金变质效果的快速检测试验

以铝硅共晶合金为研究对象,分别加入0、1.5%、2.5%和3%的Na盐变质剂,应用计算机快速检测系统对变质效果进行了检测。结果表明,变质过冷度△T与变质程度之间有明确的数量关系:△T≥5℃,变质效果较好(变质剂加入量2.5%);△T=8℃时,变质效果良好(变质剂加入量3%)。其判据与力学性能、断口形貌、金相组织的检测结果一致。

计算机在ZL105A合金变质效果检测中的应用

为了快速检测ZL105A合金变质效果,本文设计了计算机检测系统,主要包括K型热电偶、测试样杯、放大电路、数模转换(A/D)和计算机。结果表明:应用该系统得到了与ZL105A合金变质效果有明确数量关系的凝固曲线;初晶拐点是变质效果的判据,良好变质比未变质的初晶拐点可提前在15s以上出现;计算机的检测结果与合金的断口形貌和金相组织一致。

强迫对流影响二元合金非等温凝固枝晶生长的相场法模拟

在二元合金相场模型的研究基础上,建立了耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用Simple算法求解质量和动量守恒方程,用交替隐式有限差分法求解温度控制方程,模拟了流场作用下二元合金等温和非等温凝固过程中枝晶的生长过程,研究了流场对枝晶生长形貌、溶质场和温度场分布情况的影响,将流场作用下二元合金等温和非等温凝固枝晶生长过程进行比较,分析了由于凝固潜热的释放对流场作用下凝固枝晶生长的影响.