熔融纺丝微熔池磁热耦合有限元数值模拟

针对玻璃包覆纯铜微丝的制备,建立熔融纺丝微熔池温度场的有限元模型,采用磁热耦合方法分析原料质量、加热电流、感应线圈匝数及锥角对微熔池平均温度及下部与上部温差的影响规律。结果表明:随着原料质量的增大,平均温度降低,温差增大;加热电流对微熔池温度影响较大;考虑综合效果,采用锥角为110°的4匝螺旋锥型感应线圈是较合理的。以数值模拟结果为基础,实验制备了芯丝直径为14μm、玻璃包覆层厚度为15μm的玻璃包覆纯铜微丝。

选区激光熔化过程金属微熔池传热研究

采用数值模拟方法,针对选区激光熔化过程中激光熔化不锈钢粉末形成微熔池的过程,研究了激光功率、光斑直径及加热时间对材料熔化速度、温度场、微熔池尺寸大小的影响。结果表明,增大激光功率和热流密度可有效促进材料的熔化和传热,大尺寸光斑直径的激光形成的温度场和熔池宽而浅,小尺寸的光斑直径形成的温度场和熔池窄而深。比较多组数据得出,通过合理配比激光功率和光斑直径,可使得粉体材料得到充分熔化且减小成型缺陷,从而提升工件质量。

凝固过程微熔池温度场数值模拟及分析

采用数值模拟软件对微米和毫米尺度微熔池凝固过程中的温度场进行了模拟,探究了微熔池凝固过程中温度场和固相的变化规律,并对比了20μm和20 mm熔池凝固过程中温度场和固相变化的异同。结果表明,20μm、30μm和40μm熔池的温度降低到固相线温度用时分别为7.2 ms、11.1 ms和14.3 ms,平均速率分别为24135℃/s、14685.9℃/s、12064.2℃/s,表明微熔池具有快速凝固、急速冷却的特点。20 mm熔池凝固用时9.2 s,平均冷却速率为19.4℃/s,凝固时间和平均冷却速率远大于微熔池的数值。

微熔池凝固组织的数值模拟研究

采用数值模拟对选区激光熔化20μm微熔池凝固过程的微观组织演化进行了模拟,研究了微熔池Y轴空间等距截面凝固组织的平均晶粒尺寸和形状因子的变化。模拟结果表明:微熔池内晶粒沿垂直于熔池壁面的方向择优生长,XZ、YZ截面组织多为柱状晶,凝固组织的平均晶粒尺寸和形状因子均先增大再减小,微熔池中心晶粒的平均形状因子和尺寸最大。

选区激光熔化过程金属微熔池流动行为研究

采用数值模拟对选区激光熔化工艺过程中不锈钢微熔池在激光下的熔炼过程进行了模拟,研究了激光功率、光斑直径以及激光加载时间对微熔池内流体运动的影响。模拟结果表明,增大激光功率和减小光斑直径,可以有效地降低流体涡流高度和提高流体流动速度,采用200 W、20μm光斑直径或400 W、40μm光斑直径作为热源,可使得微熔池达到平稳的流动状态。

晶体取向对激光快凝重熔区组织形态的影响

利用５ｋＷ ＣＷ ＣＯ２激光器对ＤＤ２单晶合金进行了表面重熔实验，研究了基材晶体取向对重熔区微观组织生长方向的影响结果表明：熔池中微观组织的生长方向强烈地受基材晶粒取向和激光束扫描方向的影响．在同一晶面上，沿不同晶向进行扫描时，重熔区组织生长方向明显不同．枝晶生长条件下，择优取向对枝晶生长方向的影响要较热流的影响大．

选区激光熔化镍基单晶高温合金的熔池显微组织

根据柱状晶向等轴晶转变(CET)图,建立了激光熔池横截面的几何关系,得出了选区激光熔化(SLM)镍基单晶高温合金的凝固条件与显微组织的关系,并在SRR99单晶基板的(100)晶面上沿[001]方向进行了SLM实验。结果表明,当激光功率为160 W、铺粉层厚为20μm、扫描速率V_b≤30m·min^(-1)时,凝固速度与激光扫描速度的夹角最小值为46.4°(大于45°)。可以预测激光熔池组织仅由熔池底部向顶部生长的[001]枝晶和熔池两侧的[010]枝晶组成,实验结果与理论分析结果相吻合,且层间形成了良好的冶金结合,基层的结晶取向得到延续。

不锈钢酸洗污泥碳还原过程中的物相变化及元素迁移行为

不锈钢酸洗污泥是危险废弃物,但其中含有大量有价值重金属,因而如何对其资源化利用具有重要意义。研究不锈钢污泥在碳热还原反应过程中铁、铬、镍等元素在物相间的相互作用及转化,探究铁、铬、镍元素在污泥中分布的影响因素。利用XRD分析污泥在还原过程中的矿相变化,金相显微镜、SEM-EDS分析污泥还原过程中金属颗粒的形貌及其迁移行为。结果表明,在污泥升温碳还原的过程中,NiO与Fe_(2)O_(3)形成NiFe_(2)O_(4)尖晶相并被还原形成Ni-Fe金属相;FeO与Cr_(2)O_(3)形成FeCr_(2)O_(4)并与碳还原形成Fe-Cr-C金属固溶体;含碳的Ni-Fe-Cr-C等合金颗粒在高温下熔化并汇聚长大。当温度为1 300℃时,渣相内部结构软化形成微熔池,使得金属液滴具备更好的迁移长大条件,非金属元素形成了以[Si-O]为主要网络结构的熔渣球团,这些网络结构由Ca_(2)Al(AlSiO_(7))组成。