熔体凝固结晶模拟实验装置及实验项目开发

基于相似原理,制作了物理模拟实验装置,并采用硫代硫酸钠模拟金属熔体凝固结晶过程。学生可观察凝固结晶过程中的表面细晶区、柱状晶区和中间等轴晶区的形成过程;测量凝固层厚度随时间的变化;检测结晶过程中熔体温度分布;分析凝固系数和凝固速率的变化规律与结晶潜热的影响。模拟实验具有低温可视化的优点,有利于对凝固原理、铸造工艺和传热学等理论知识的掌握,提高学生的参与度和学习热情,并培养工程实践能力和分析问题的能力。

对焊缝金属凝固结晶扩散层厚度特征距离X_c=D_l/R理论意义的探讨

通过公式推导定义了焊接熔池溶质扩散层厚度特征距离X_c=D_ι/R,同时指出了对实测溶质浓度曲线求解溶质扩散层厚度特征距离的方法,并对溶质扩散层厚度特征距离理论意义进行了探讨.

钛合金焊接凝固结晶控制的研究

由于焊缝金属中粗大的柱状β晶粒组织严重影响其力学性能及耐蚀性,钛合金焊接凝固结晶方面的研究工作一直颇受重视。综述了该方向有代表性的研究成果,并介绍了本人利用电子束扫描控制焊接凝固结晶取得的一些结果。

采用温度回升法对任意结晶区间的铸件凝固结晶潜热的数值计算

铸件凝固结晶潜热的释放行为与凝固传热、溶质传输及铸造合金种类与成分等诸多因素有关,合金凝固过程中其温度、固相体积分数与液相成分(T-fs-C_L)三者之间一般存在着非线性强耦合关系,采用合金凝固传输统一模型及温度回升(补偿)法提出的处理任意结晶温度区间(包括零结晶区间)凝固潜热释放问题的数值迭代计算方法,对不同合金成分与不同固相反扩散效应的二维Al-Cu合金铸件定向凝固传输过程进行了数值计算,表明该方法对于从纯金属到共晶成分的不同成分合金及从Scheil模型到Lever—Rule模型之间的任意凝固模式均是有效的,将该方法推广应用于叶片铸件三维凝固传输过程的T—fs—C_L耦合数值模拟仍显示出高的计算效率,通过对计算结果进行的三维图像数据处理,展示了铸件几何形状对凝固传输行为的重要影响。

电工用铜线坯连铸过程凝固结晶研究

本文主要研究连铸过程中冷却强度、连铸温度及连铸速度对电工用铜线坯连铸组织的影响,通过合理布置结晶轮冷却系统及确定合适的连铸温度和速度,最终得到呈中心对称的柱状晶穿晶组织铸坯,满足电工用铜线坯的性能要求。

超低温用高锰奥氏体钢熔池凝固行为及特征

采用埋弧焊工艺制备了高锰奥氏体钢焊缝金属,其主要成分为(质量分数):C元素0.30%~0.50%、Mn元素22.00%~25.00%和Cr元素3.50%~5.50%.通过光学显微镜(optical microscope,OM)、电子背散射衍射分析仪(electron back-scattered diffraction,EBSD)、电子探针显微分析(electro-probe microanalyzer,EPMA)对高锰奥氏体钢焊缝金属的合金元素偏析行为、熔池凝固行为及特征进行分析.结果表明,使用同成分体系焊丝所制备的高锰奥氏体钢焊接接头,其熔合区同样存在不均匀混合区和部分熔化区(partially melted zone,PMZ).试验钢由于热轧产生的C,Mn和Cr的合金元素偏析带,引起焊接接头熔合区中部分熔化区熔化,进一步增加了其元素偏析程度.不均匀混合区以胞状晶形态在部分熔化区上联生结晶,其合金元素分布延续了部分熔化区中的分布.熔池以胞状晶形态在部分熔化区突出的固相半岛上联生结晶,初始胞状晶宽度与母材热轧偏析带间距具有内在关联性,是由部分熔化区热轧带中合金元素的偏析及其熔化所形成的凹凸固液界面所导致.

液态模锻结晶凝固理论的研究

液态模锻结晶凝固理论的研究哈尔滨工业大学（１５０００１）罗守靖，霍文灿，何绍元１引言液态模锻兼有铸造和热模锻工艺特点，其自身理论亦是热和力的复合，指导其液态模锻开发和应用。液态模锻的结晶凝固，是在高压下进行，存在许多复杂现象，引起众多学者的研究和探讨...

关于从不同恒速降温条件下的DSC曲线峰温计算结晶/凝固反应动力学参数的一点注释

提出了从不同恒速降温条件下的DSC曲线峰温计算放热结晶/凝固反应动力学参数(表观活化能E和表观指前因子A)的方法和计算式。比较了用该计算式与Kissinger方程计算E和A值的适用性条件,认为Kissinger法不适于计算题称反应的动力学参数。因此,对题称反应,用Kissinger法所得的负E值,是不合理的。

定向结晶气冷涡轮叶片应力分析

本文利用大型非线性有限元通用程序对定向凝固结晶的气冷叶片进行了热弹性分析。对ＤＺ－２２材料性能常数进行了分析和确定。建立了横观各向同性的本构模型。根据叶片模型和最大工作状态选用八节点三维元计算了离心应力、热应力和总的当量应力，作了相应的前后置处理。

镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固偏析行为

采用OM,SEM,EDS,EPMA等分析手段对试制的镍基合金焊丝GTAW熔敷金属开展了凝固偏析行为研究.结果表明,熔敷金属中主要包括γ相、(Nb,Ti)C碳化物、Laves相等,金相组织主要为柱状晶,在枝晶间存在宽度约为5~10μm的偏析区域;按照Scheil公式对EPMA分析结果进行了偏析系数计算,估算的Nb,Mo,Ni,Cr,Fe偏析系数分别为kNb=0.23,kMo=0.68,kNi=1.07,kCr=1.05,kFe=1.23,在结晶过程中Nb,Mo更倾向于分配在残余液相,Nb的偏析倾向最大,Mo次之,Fe更倾向于分配在固相中,Ni,Cr基本为固液平均分配.文中试验用镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固结晶路径为L→L+γ→L+γ+MC→L+γ+MC+Laves相→γ+MC+Laves相.

基于重载齿轮高服役性能的微观控制工艺优化研究

随着中国装备制造业的发展,构成设备的主要材料、主要零部件质量决定了装备制造业发展的水平。基于此,瞄准海洋工程装备、风电新能源装备的重载齿轮,通过试验论证等研究方法认为,实现齿轮高服役性能的基础是齿轮材料,结合渗碳齿轮钢的生产技术、微观组织控制等研发技术路线,提出齿轮钢冶炼及凝固再结晶、微观组织控制的工艺优化方案。

奥氏体不锈钢焊缝组织和偏析的电镜研究

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱分析(EDS)技术,研究了奥氏体不锈钢焊缝中δ+γ双向结构的组织形态和显微成分偏析,认为当先析出相为δ铁素体时,在快速冷条件下,δ→γ转变是块状转变,同时还应考虑短程扩散的作用.铁素体的形态和大小由短程扩散和块状转变来决定.

镁合金液态模锻动力学与数学分析

利用合金凝固动力学基本理论,研究了镁合金ZM5在液态模锻时的结晶过程、结晶过程中的力学分析和压力对结晶晶核形成的影响,并通过试验观察结晶过程中压力的变化和压力对制件内缩孔和缩松的影响,得出了合理压力和制件相对尺寸之间关系,并通过试验进行了验证。

板坯连铸拉坯过程的三维非定常数值模拟

采用基于焓-多孔介质方法的三维非定常数值模拟,通过分析拉坯过程中结晶器容腔体积的变化,对板坯连铸拉坯过程中结晶器内钢液的流动和凝固情况进行了研究。利用含预凝固区域的拉坯运动模型,采用热焓形式的能量方程描述溶液凝固熔化过程;并使用多孔介质方法模拟凝相物质对溶液流动的影响。分析结果表明,采用的计算模型和方法能够反映板坯连铸拉坯过程中复杂的传热、相变、流动和计算域变化过程,可用于板坯连铸拉坯动态过程的数值模拟。

电熔镁熔坨自然冷却与节能换热冷却过程研究分析

针对电熔镁冶炼后的电熔镁熔坨建立数学模型,利用Fluent软件对电熔镁熔池凝固结晶和电熔镁熔坨自然冷却过程进行数值模拟,揭示凝固、冷却过程中温度场和相界面移动的规律。为回收熔坨冷却过程中释放的大量热量,针对电熔镁熔坨设计风冷间壁式换热器,探究间壁厚度与入口风速对回收热量的影响,以出口风温作为判定回收热量的依据,为电熔镁熔坨的热量回收提供理论参考。

高强度灰铸铁件典型质量问题探讨

铸造生产的困扰是因任何铸件的具体质量问题与缺陷表征及其原因是多种多样又彼此关联甚至相互对立。当生产高强度（HT300和HT350级）灰铸铁件时更为突出，较难处理的两对主要矛盾是：提高金属强度将引起石墨形态恶化；而材质性能的升高将加大铸件产生缩松的倾向并降低铁水流动性。本文拟就此进行分析并相应地探讨一些调解措施，寄期能有助于拟订调试工艺方案和分析问题时参考。