材料凝固成形多尺度多场量耦合计算机模型化

材料液态成形工艺中的凝固现象是发生在从铸锭 /铸件到原子集团尺寸范围内的多尺度液 固相变过程 ,同时还涉及或受控于多种物理场变化。正是这些多尺度的液 固相变特征与多重场量变化的复杂耦合作用共同决定了材料的凝固行为、结晶组织与缺陷形成以及成形零件 /材料的使用性能。近 2 0年来计算机软硬件技术的飞速发展 ,为多种基础学科交叉的材料凝固理论向着定量化的科学体系发展创造了有利条件 ,这是材料凝固理论今后发展与完善的重要方向之一。本文对基于多尺度、多场量耦合材料凝固成形计算机模型化的必要性及研究进展进行了简要概述 ,介绍了本文作者近 10余年来在该领域所进行的相关研究工作 。

高碳钢铁路车轮新型热处理冷却工艺有限元模拟

针对非珠光体层十分突出的高碳钢重载车轮,基于MSC.Marc和Thermal Prophet建立了踏面淬火(CVQ)与复合淬火(CPQ)的有限元数值模型,对比分析了两种冷却方式对车轮热处理温度场及组织性能的影响,并进行了实物验证。结果表明:模拟计算结果与实物验证结果吻合较好。自踏面向下,CVQ车轮的温度梯度、组织梯度及强硬度梯度显著,其踏面近表层的非珠光体层深约15 mm,为马氏体(M)、贝氏体(B)及其混合组织。CPQ工艺能有效控制或基本消除非珠光体层,优化了轮辋全截面显微组织,强硬度梯度合理,并在踏面次表层一定深度范围内形成局部的强硬度极大值区,使该区域的强硬度较CVQ车轮略有提高。