相场模型凝固组织模拟进展

本文对相场模型的物理本质、数值计算方法以及在凝固微观组织模拟中的应用和进展进行了综述 。

过冷纯物质凝固的相场法的自适应有限元模拟

采用自适应有限元法求解了过冷纯物质凝固相场模型．以Zienkiewicz方法进行误差估计,以四分树作为自适应网格数据结构,采用网格细分法生成并动态调整自适应网格．同时采用高阶插值方法精确计算了枝晶生长速度Vtip和枝晶尖端半径ρtip.结果表明,采用自适应网格可将计算时间和存储空间降低一阶．在枝晶生长初期的瞬态过程中,枝晶尖端生长速度比尖端半径更快达到稳态值．

相场法模拟动力学各向异性对过冷熔体中晶体生长的影响

采用相场模型定量模拟了动力学各向异性作用下过冷熔体中的晶体生长过程.模拟结果表明,仅存在动力学各向异性时,各向异性系数大小对生长方式选择起着决定性作用.当各向异性较低时,固相以分形方式生长,在生长过程中不存在占优势的生长方向,同时也不存在稳态生长状态;而当各向异性系数大于0.02时,固相以枝晶方式沿〈110〉方向生长.进一步研究表明,枝晶生长稳定性系数随各向异性值的增加而增加,而与动力学系数取值无关.

相场模型模拟强界面能各向异性作用下晶体生长

用Eggleston等提出的方案对界面能各向异性函数进行重整化处理,并使用相场模型对强各向异性情形下的晶体生长进行了模拟。在晶体平衡形态模拟中再现了晶向缺失现象,并与理论预测结果相一致。在自由枝晶生长过程中,当各向异性低于临界值时,枝晶生长速度随着各向异性系数增大而增大;在临界值附近生长速度突然降低5%;当高于临界值时生长速度又开始增加直到在0.20处达到最大值,其后基本不变。

过冷熔体凝固行为的自适应有限元相场法模拟

通过自适应有限元法求解相场模型,对过冷熔体中自由枝晶生长行为进行了数值模拟。自适应有限元法可减少计算量,提高求解速度,并同时降低存储空间的需求。模拟结果表明,随着各向异性系数ε4的增加,枝晶生长速度Vtip线性增大,而尖端半径rtip以指数方式减小。进一步研究表明界面稳定性系数σ随各向异性系数ε4的增大而增大。

次磷酸钠工业生产废渣的资源化处理

次磷酸钠工业生产废渣含有大量亚磷酸钙,是一种可以资源化处理的固体废物。本文介绍了几种资源化处理这种废渣的方法和途径。

硫酸钠-过氧化氢-氯化钠加合物合成中试研究

将硫酸钠-过氧化氢-氯化钠加合物的实验室合成的最优配方及工艺放大5000倍进行了工业中试,同时对产品进行分析和稳定性测试,得出了一套完整可行的工业生产工艺。

自适应有限元方法凝固问题模拟的网格各向异性研究

建立了一套液-固平衡时晶体形态计算方法,并以其对自适应有限元方法凝固模拟的网格各向异性进行了研究。模拟结果表明该方法具有良好的收敛性;网格各向异性随空间步长的增大而增大,并与初始晶核大小无关;弱各向异性下网格各向异性引起的误差必须校正,而当各向异性系数大于0.03时可以忽略。

二元共晶定向凝固的多相场法数值模拟

借助于多相场模型,利用移动盒算法模拟了小Peclet数下二元共晶模型合金的定向凝固过程。同时研究了共晶生长层片间距调整机制。模拟结果表明:当初始层片间距小于最小过冷层片间距时,层片调整通过两相的竞争生长与层片湮没进行;相反,当初始层片间距大于最小过冷理论时,层尖的形核分叉生长使层片生长趋于稳定;再现了共晶1λ振荡不稳定性生长,通过分析局部动力学得出1λ振荡不稳定性生长原因为溶质再分配与共晶两相的体积调整。

Q235B环形铸坯显微组织和力学性能的研究

针对短流程铸辗复合成形工艺,以法兰常用材料Q235B碳素钢作为研究对象,通过金相观察、力学性能测试和断口扫描等试验,研究砂型铸造方式和离心铸造方式对环形铸坯组织和力学性能的影响。结果表明,Q235B碳素钢的室温组织主要由铁素体和珠光体组成;砂型铸坯中的铁素体以块状的形式存在,且晶粒较为粗大,离心铸坯中的铁素体以针状和块状的形式存在,且晶粒较为细小。离心铸坯的抗拉强度和塑性、冲击韧度均明显优于砂型铸坯。砂型铸坯的拉伸断口呈现韧窝和准解理并存的混合断裂特征,冲击断口几乎为完全的脆性解理断裂特征;离心铸坯的拉伸断口几乎为完全的韧性断裂特征,冲击断口由撕裂韧窝区域和解理区域组成。

共晶变速生长的多相场模拟

利用多相场模型,模拟了CBr_4-C_2Cl_6共晶合金定向凝固稳态生长及非稳态变速生长过程．稳态生长模拟结果与Jackson—Hunt共晶理论描述一致,验证了模型的可靠性．非稳态变速生长模拟表明：阶跃增速或减速时,片层间距的调整分别通过突变分叉、或逐步湮没与合并以及自身相的长大方式进行,两者片层间距的选择过程表现为强烈的非对称性；相对于阶跃时刻,片层间距调整、界面平均生长速率与平均过冷度的变化均具有滞后性．

多相场法数值模拟共晶凝固研究进展

阐述了多相场法模拟共晶凝固原理和研究现状。多相场模型经历了从纯物质晶粒到多元多相合金 ,从各向同性到各向异向 ,从等温模拟到非等温模拟的发展过程。并指出进一步的研究方向 ,认为未来将是发展包括流场、应力场以及其他场作用的共晶多相场模型。

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。

弱各向异性下晶体生长的相场模型模拟

使用纯物质凝固相场模型对弱各向异性条件下过冷熔体生长行为进行了初步研究。计算结果表明,无论是在弱界面能各向异性还是在动力学各向异性的单独作用下,晶体均以分形方式生长。分形生长过程中不存在稳定生长状态,界面前沿持续性的发生分叉现象,与之相应生长速度周期性的波动。

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 。

过氧化氢加合物制备及其杀菌效果观察

目的过氧化氢加合物是由硫酸钠-过氧化氢-氯化钠通过特殊工艺制备而成,了解该加合物的杀菌效果及毒性。方法在实验室进行了悬液定量杀菌试验和动物试验。结果以含过氧化氢2.7g/L的该加合物溶液对悬液中大肠杆菌作用10min,平均杀灭率为99.999%。以5.4g/L过氧化氢的该加合物溶液对悬液中金黄色葡萄球菌作用20min,平均杀灭率为99.96%。过氧化氢加合物对动物皮肤刺激指数最高为0.4,属于无刺激性。将该加合物原液密封于54℃储存14d,过氧化氢含量下降率为1.23%。结论过氧化氢加合物具有良好的杀菌效果,性能稳定,对皮肤无刺激性。

反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺及其应用

本文介绍了利用反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺,并讨论了聚丙烯酰胺在石油开采、水处理、造纸、医药、采矿、纺织等行业中的应用。

化学镀Co-P非晶态合金的研究现状及发展趋势

本文介绍了化学镀Co-P非晶态合金的研究现状,并对发展趋势进行了预测。

环坯压力成形过程中开始加压时间的研究

利用Pro CAST软件对环坯压力成形过程进行数值模拟,探讨了不同固相百分数条件下,施加压力对环坯微观组织的影响。结果表明,在固相百分数为30%左右开始加压,即开始加压时间为5 s时,环坯晶粒细小,组织均匀。

楤木属植物的形态组织学研究

目的:搞清(木怱)木属12种植物的根、茎或根茎的性状及组织显微特征,提出种间的特征。方法:性状及显微观察。结果:各种间组织特征基本类同,均含有草酸钙簇晶和淀粉粒;分泌道在皮层部、韧皮部和髓部广泛存在;根的皮层部及韧皮部均无厚壁细胞,唯木本植物茎的皮层部或韧皮部有纤维或石细胞。结论:找出了木本植物和草本植物在生药学上的鉴别特征及种间的鉴别特征;本研究结果支持了植物分类学将本属下的木本植物与草本植物二个自然群作为二个亚属的观点。