急冷条件下Cu-Pb偏晶合金的相分离研究

研究了Cu-Pb偏晶合金的急冷快速凝固和组织形成规律，并通过将金属熔体的热传导方程和Navier-Stokes方程相耦合, 理论分析了合金熔体的冷却速率、液固相变时间等物理参量与液相分离之间的相关性. 研究结果表明，在急冷快速凝固条件下，熔体的快速冷却对偏晶合金组织形成的影响要比熔体内部液相流动的影响更为显著. 快速凝固使液相分离受到抑制，Cu-Pb偏晶合金均可获得均匀的微观组织结构. 随着冷速的增大，晶粒尺寸明显减小，凝固组织显著细化，晶体形态由粗大枝晶向均匀细小的等轴晶过渡. 提高冷却速率，缩短液固相变时间是重力场中抑制液相分离、获得均匀偏晶组织结构的重要条件. 关键词： 偏晶合金 快速凝固 液相分离 微观结构     

Al-Ti-B细化工业纯铝凝固组织演变过程数值模拟

采用耦合群体动力学方法与元胞自动机方法建立了细化处理条件下铝合金凝固微观组织演变的数值模型.该模型考虑了a-Al的非均匀形核过程、晶粒的初始球形长大以及之后的枝晶生长过程.利用建立的模型模拟了Al-5Ti-1B中间合金细化工业纯铝凝固组织演变过程.结果表明:形核初始阶段,熔体中存在充足数量的有效形核粒子, a-Al形核率随着熔体过冷度的增大逐渐增高;形核开始不久后, a-Al的异质形核过程由熔体中有效形核粒子数量控制,直到再辉发生,形核停止.模拟分析了中间合金添加量以及熔体冷却速度对工业纯铝凝固组织演变过程的影响,模拟结果与实验结果相符,验证了模型的准确性.     

熔体初始温度对液态金属Na凝固过程中微观结构影响的模拟研究

采用分子动力学方法对熔体初始温度热历史条件对液态金属Na凝固过程中微观结构的影响，进行了模拟研究，并采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法和原子团类型指数法对凝固过程中的微观结构进行了分析.结果表明：液态金属Na在不同熔体初始温度条件下以1×10¹¹K/s冷速凝固时，均形成晶化结构，其中1661和1441键型或体心立方基本原子团(14 6 0 8)在凝固过程中对微观结构的转变起决定性作用.同时发现：熔体初始温度对凝固微结构有显著影响，而对液态和过冷态的微观结构影响并不明显，只有在晶化起始温度T_c附近才充分地展现出来.不同熔体初始温度对凝固结构的晶化程度有不同的影响，虽其影响程度是随着熔体初始温度的下降呈非线性变化关系的，但仍表明是可以通过改变熔体初始温度来加以控制的.原子团类型指数法(比键型指数法)更进一步表征了晶化体系中原子团的结构特征，将有利于对液态金属凝固过程中微观结构的转变机理进行更为深入的研究.     

过共晶铝硅合金电磁分离粗硅机理再讨论

本文通过试验和分析发现当前存在的两种关于初晶硅从过共晶铝硅合金中分离初晶硅的机理存在一定缺陷。通过配置ω(Si)=0.45的过共晶铝硅合金在3 kHz感应炉中精炼冶金级硅后以10μm·s-1速度进行定向凝固,得到试验所需的样品图。同时,为了探究在精炼过程以及下拉过程中初晶硅的富集情况,采取不同下拉距离以及淬火的方式探究在定向凝固前期过程中初晶硅的赋存状态.通过金相显微镜观察各种条件下初晶硅的赋存状态。利用相图分析出铝硅熔体在定向凝固过程中的性质。同时,使用商业软件COMSOL Multiphysics对过程中的温度场、流场以及磁场分布进行模拟.对分离机理做了更加完善的解释。     

Ni-Co合金快淬过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟熔体旋淬技术的合金快淬过程,在不同的冷却速度下研究Ni-Co合金在快淬后的结构特征.模拟发现:Ni-Co二元合金的凝固过程对冷却速率的变化较为敏感,体系对形成非晶对冷却速率要求较高,约在80 K/ps以上,可以采用增加添加元素的方法来降低材料对冷却速率的要求;在75 K/ps的冷却速率下合金最终完全晶...     

急冷条件下NiAl-Mo三元共晶合金的组织形成机制

采用单辊急冷技术实现了NiAl-Mo三元两相共晶合金的快速凝固, 同时与常规条件下的凝固组织进行了对比研究. 实验发现, 单辊急冷的合金条带与常规条件的凝固样品均由B2结构的NiAl金属间化合物和bcc结构的Mo固溶体两相组成, 两相均具有(110)晶面优先生长的趋势, 并呈现出(110)NiAl//(110)Mo取向关系. 常规条件下得到的微观结构主要由规则的两相共晶组织组成, 形成了类似菊花状的共晶胞. 而单辊急冷条件下形成的组织结构主要是由近辊面的柱状晶区和近自由面的等轴晶区组成的凝固组织. 理论计算发现, 合金熔体的单辊辊速由10 m/s增大至50 m/s后, 其冷却速率从1.01×10⁷ K/s逐渐增大到2.46×10⁷ K/s, 冷却速率明显高于常规铸造过程, 因而形成了差别很大的凝固组织. 随着辊速(冷却速率)的增加, 合金条带的厚度从54.4 μm减小至22 μm, 近辊面柱状晶区的厚度所占比例也逐渐增大, 晶粒发生了明显细化. 关键词： 快速凝固 三元共晶 共晶转变 冷却速率     

Ni熔体凝固过程中临界晶核和亚临界晶核的分子动力学模拟

本文用分子动力学模拟研究了Ni熔体以不同冷速凝固后微观结构的演变规律, 并通过理论计算确定出了Ni熔体凝固后获得理想非晶的临界条件. 模拟结果发现冷速小于10¹¹ K/s时, Ni 熔体凝固后形成晶态组织; 冷速在10¹¹ K/s到10^14.5 K/s之间时, Ni熔体凝固后形成由晶态结构与非晶态结构组成的混合组织. 冷速小于10¹⁰ K/s, Ni 熔体凝固后形成的晶态组织具有fcc结构; 冷速在10¹⁰ K/s到10^14.5 K/s之间时, Ni熔体凝固后组织中的晶态由fcc和hcp结构层状镶嵌排列构成. 通过分析模拟结果和计算结果, 确定出了Ni熔体凝固后形成理想非晶的临界冷速为10^14.5 K/s. 并发现Ni熔体中临界晶核(冷速等于10^14.5 K/s)和亚临界晶核(冷速大于10^14.5 K/s) 均由fcc和hcp组成层状偏聚结构, 这表明Ni熔体中生长的晶体、临界晶核和晶胚的结构是相同的. 关键词： 分子动力学模拟 晶体团簇 临界冷速 结构     

脉冲磁场下金属熔体凝固流场的数值模拟

用ANSYS55有限元数值模拟软件对铝合金熔体凝固过程中的流场作了数值模拟，模拟结果和实验现象相符合.通过数值模拟发现，用数值模拟的方法不仅可以初步了解凝固过程中熔体的流动状态，而且可以了解凝固组织细化和产生缺陷的原因.因此，是一个值得注意的研究方向，有较大的实用价值.     

急冷快速凝固过程中液相流动与组织形成的相关规律

研究了Fe58wt%Sn过偏晶合金的急冷快速凝固和组织形成特征． 实验发现, FeSn过偏晶合金的急冷快速凝固组织由规则排布的纤维状β-Sn相和分布其间的α-Fe相及少量金属间化合物相组成, β-Sn相的几何排列方向与合金条带表面成0—15°的夹角．根据急冷条件下金属熔体的热传导方程和Navier-Stokes方程, 对过偏晶合金的凝固行为和组织形成过程进行了理论分析, 揭示出熔体内部的动量传输对过偏晶合金的液相分离行为具有显著的影响．两相分离发生于液池底部约200μm的急冷区内, 分离的L2液滴在辊面驱 关键词： 液态 相分离 液相流动 快速凝固 晶体生长     

Al-Mg合金熔体快速凝固过程中微观结构演化机理的模拟研究

采用分子动力学方法对Al₅₀Mg₅₀合金熔体的快速凝固过程进行了模拟,并采用双体分布函数、键型指数法和原子团类型指数法等方法,从微观结的不同层面对Al-Mg合金熔体快速凝固过程中微观结构的演化机理进行了深入的分析研究.结果表明：本模拟所获得的Faber-Ziman偏结构因子与实验结果符合较好.Al₅₀Mg₅₀合金熔体具有遗传性,在快速凝固过程形成了非晶态结构,其中二十面体短程序结构对非晶态结构的形成起决定性作用.基于原 关键词： Al-Mg合金熔体 快速凝固过程 分子动力学模拟 微观结构     

Three-dimensional microstructure simulation of Ni-based superalloy investment castings

An integrated macro and micro multi-scale model for the three-dimensional microstructure simulation of Ni-based superalloy investment castings was developed, and applied to industrial castings to investigate grain evolution during solidification. A ray tracing method was used to deal with the complex heat radiation transfer. The microstructure evolution was simulated based on the Modified Cellular Automaton method, which was coupled with three-dimensional nested macro and micro grids. Experiments for Ni-bas...     

Microstructure mapping of a friction stir welded AA2050 Al–Li–Cu in the T8 state

The heterogeneous precipitate microstructure of a AA2050 Al–Li–Cu in the T8 state after friction stir welding has been mapped by small-angle X-ray scattering (SAXS). 2D resolved maps of the fraction and size of both T₁ platelets precipitates and clusters/GP zones formed at room temperature are provided. TEM micrographs of selected zone confirm the interpretation of SAXS intensities. This microstructure mapping is compared to microhardness mapping and a direct correlation is shown. Short duration heat treatments made in a salt bath help understanding precipitate stability and suggest that the temperature exploration alone explains to a large extent the distribution of the precipitates microstructure across the welded structure.     

对流作用下枝晶形貌演化的数值模拟和实验研究

合金凝固过程中存在于枝晶尖端液相区的强制对流和自然对流均能改变溶质扩散层厚度,从而会对枝晶形貌产生较大影响.在元胞自动机模型基础上,耦合液体流动方程、热传导方程和溶质对流扩散方程,建立了新的计算微观组织演化的数值模型,并利用该模型研究了强制对流和自然对流对枝晶生长的影响.三维数值模拟结果再现了强制对流作用下等轴枝晶的生长过程,揭示了强制对流对枝晶生长速率和尖端半径的影响特点.同时利用该模型模拟了NH₄Cl-H₂O溶液定向凝固过程中自然对流对柱状晶生长的影响,并采用相应的实验进行验证.模拟结果与实验结果符合良好,从而证明该模型是可靠的,可推广到实际合金系中. 关键词： 元胞自动机 对流 4Cl-H₂O溶液')" href="#">NH₄Cl-H₂O溶液 定向凝固     

TA15钛合金激光沉积温度场数值模拟与检测

在综合考虑热源模型、对流辐射换热、相变潜热、材料非线性因素对激光沉积修复温度场影响前提下,建立了激光沉积修复的数学模型,采用有限元参数化设计语言(APDL)对多道多层激光沉积修复温度场进行了数值模拟。研究了激光沉积修复瞬时温度场及其中心高度上节点温度随时间变化情况,分析了修复件中心高度上温度梯度分布情况。搭建了激光沉积修复温度测量系统,对修复时表面温度进行了测量,并与模拟温度进行了比较,两者吻合较好。为控制激光沉积修复组织、提高修复质量提供有效手段。     

基于交织序列的偏振方向映射方法

偏振方向是偏振成像技术中的基本信息之一,能够反映出场景物体表面的方向信息,因此场景中偏振方向的分布对场景信息的解译有着重要的作用。传统的偏振方向表示方法存在着二维或三维信息映射方法的映射结果维度较高和由映射关系的距离相关性低而引起的映射方法噪声鲁棒性低问题。提出了具有距离保持特性的基于交织序列的偏振方向信息一维数值映射方法。选择从斯托克斯矢量分量中提取方向信息作为偏振方向的二维映射方法,再基于交织序列方法将二维数据映射为一维数值;之后研究了距离保持特性与映射方法对噪声鲁棒性的关系,并分析了该文所提出的偏振方向映射方法与传统偏振角映射方法的距离保持特性;进行了仿真实验与真实场景实验。仿真实验中,该文所提方法映射结果的PSNR均值相较于偏振映射方法提升了6%;真实场景实验中,该文方法映射结果相较于斯托克斯矢量映射方法降低了信息维度,相较于偏角映射方法,NMF特征的NRPSNR均值提升约14%,证明了所提出的映射方法具有低信息维度及较好的噪声鲁棒性。     

超薄金壳包覆NaYF4:Yb,Er@SiO2纳米结构的可控合成与表面增强上转换荧光

利用原位还原法成功制备了尺寸均一、超薄完整金壳包覆的NaYF₄:Yb，Er@SiO₂@Au（NSA）纳米结构，其XRD、TEM、EDX、HRTEM-HAADF、Mapping及吸收光谱表征结果表明，SiO₂壳及纳米金壳的平均厚度分别约为5 nm和2 nm。在980 nm连续激光激发下，系统研究了核壳结构的上转换荧光强度与氯金酸浓度的依赖关系。稳态光谱结果显示，NSA与仅SiO₂包覆样品（NS）相比Er³⁺的红绿荧光强度均增强了~2.8倍。通过分析上转换荧光动力学过程及利用FDTD方法模拟，讨论了表面等离激元增强上转换荧光的机制。     

Strain-induced grain growth in non-oriented electrical steels

The present work considers a method of columnar microstructure development in vacuum-degassed non-oriented electrical steels. Samples after temper rolling were annealed under special heat treatment conditions. The influence of the applied thermo-mechanical treatments on microstructure progress in the investigated non-oriented steels is studied. Columnar microstructure is obtained after combining the temper rolling and appropriate annealing conditions. The dependence of texture on the applied conditions was studied by EBSD facilities in the investigated material. It was confirmed that the obtained columnar microstructure possesses pronounced cube texture components.     

有限体积法求解圆柱形散射介质内辐射与导热耦合换热

将谱带模型与有限体积解法相结合;求吸收、发射、散射性非灰介质圆柱体内辐射传递方程。考虑辐射强度场与热扩散温度场的耦合,将控制容积法与有限体积法结合,求解辐射与导热耦合换热。经与光线踪迹法、离散传递法的计算结果比较表明,谱带模型与有限体积解法相结合能处理多场耦合下非灰介质内的辐射换热。     

微结构X射线源中电子与阳极作用的蒙特卡罗模拟

根据电子多重散射理论，基于蒙特卡罗方法研究不同能量电子垂直入射不同材料的阳极靶后，电子在阳极靶内的沉积能量分布，及X射线发射位置的能量分布.结果表明：电子在靶内的轨迹扩展和入射电子能量、靶材料有关，99%电子能量沉积在近似圆柱形区域内.且电子在入射方向上的沉积能量分布不是直接递减，而是先递增到一定深度后再递减，符合电子背散射理论.说明X射线产生区域是在距表面一定深度区域内.另外，通过对比分析发现金刚石膜作为电子吸收光栅是不可行的，但作为热沉材料有很大的潜力.这些结论可为微结构X射线源研究及高亮度高相干X射线源设计提供参考.