ZM—5镁合金机匝铸件凝固时缩松的形成机理及预防措施

结合铸件结构及合金特点，分析凝固收缩过程，探讨缩松形成机理，提出了有效的预防措施。     

镍基合金激光熔覆数值模拟及凝固参数预测

本文采用有限体积法对激光熔覆过程的温度场分布和熔体流动进行了数值模拟.基于CALPHAD相图法计算了基体和粉末的热物理性质,采用三维热源精确预测了凝固过程和温度分布,研究了Marangoni对流对熔池尺寸的影响.在熔池凝固过程中模拟所得出的温度梯度和凝固速度,预测了熔覆层凝固组织的演变趋势,相应的显微组织与实验结果吻合...     

冷藏集装箱内部温度场的理论与实验研究

冷藏集装箱内部的温度分布是冷藏集装箱设计中关注的要点,因此文中通过建立冷藏集装箱物理模型和数学模型对其温度场进行了数值模拟和实验研究。利用稳态不可压缩N-S时均方程及k-ε模型进行模拟分析,结果表明:冷藏集装箱内部温度场存在明显的不均匀性,箱体前部与后部的温度存在明显的差异,不利于货物的储存。实验实测温度与模拟温度的偏差低于16.4%,说明所建立的模型适用于冷藏集装箱内部温度场的模拟。研究结论对进一步开展冷藏集装箱货物配载以及结构设计研究具有一定的指导与借鉴意义。     

停顿时间对多道熔覆镍基合金温度场的影响

根据激光熔覆的温度场理论,利用ANSYS有限元模拟软件,模拟了多道熔覆镍基合金上表面的温度场,重点研究了激光道次间的停顿时间对激光熔覆镍基合金温度场的影响。模拟在不同停顿时间条件下的激光熔覆镍基合金的温度场,得到每一道初始位置上表面的最高温度值,以及激光基底和熔覆层交界处不同位置的温度和温度梯度值。模拟结果表明,在多道熔覆的过程中,道次间停顿1.5s对比无停顿和停顿1s时熔覆效果好,并做了相应的实验。实验结果表明,道次间停顿1.5s时,熔池深度变小,熔覆的表面平整度较好,熔覆质量较高。数值模拟和实验一致性较好,模拟和实验结果都表明,停顿时间对多道熔覆镍基合金温度场的影响较大,研究成果对激光多道熔覆镍基合金选择合适的工艺参数、降低温度梯度、提高多道次激光熔覆质量具有重要意义。     

刮片式蓄冷氯化钠溶液凝固过程模拟与实验研究

利用Fluent软件中凝固与融化模型对氯化钠凝固过程进行数值模拟研究,分析第一类边界条件下氯化钠溶液在凝固过程中的温度场分布、相界面移动规律以及凝固时间与浓度的关系,得出氯化钠溶液的凝固时间与浓度成正比,并且出现混合相与出现纯固相的时间间隔随着浓度的增大而增大。同时结合实验中蓄冷蒸发器出口氯化钠溶液的温度变化,得出实验出现阶跃的时间与模拟过程中出现固液混合的时间是比较对应的。     

架空管道停输介质温度分布的影响因素分析

考虑环境温度、对流换热系数、初始温度和析蜡潜热等因素的影响,研究热油管道停输过程中介质的径向温度场分布及变化规律,对确定安全停输时间具有重要的指导作用。本文建立了架空热油管道停输径向传热物理模型及数学模型,利用FLUENT软件模拟了架空管道停输温降过程特定半径处温度变化过程。该方法能够确定不同半径处原油凝固时刻,为管道维修争取更多的时间。     

强迫对流影响二元合金非等温凝固枝晶生长的相场法模拟

在二元合金相场模型的研究基础上,建立了耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用Simple算法求解质量和动量守恒方程,用交替隐式有限差分法求解温度控制方程,模拟了流场作用下二元合金等温和非等温凝固过程中枝晶的生长过程,研究了流场对枝晶生长形貌、溶质场和温度场分布情况的影响,将流场作用下二元合金等温和非等温凝固枝晶生长过程进行比较,分析了由于凝固潜热的释放对流场作用下凝固枝晶生长的影响． 关键词： 相场法 对流 非等温凝固 枝晶生长     

质子束能量对ADS无窗散裂靶稳态热输运的影响

本文基于稳态流型采用数值模拟方法计算了加速器驱动次临界堆系统ADS无窗散裂靶的稳态热输运过程,得到了不同能量质子束作用下铅铋合金液体和蒸气中的稳态温度分布。对上述温度场结果进行比较表明,在相同流强下,温度场分布形状随能量改变,最高温度亦随之改变,并且质子束能量越高,最高温度就越大。在250 MeV能量质子束作用下,高温区在气相部分,随着质子束能量增大,高温区转移到质子束轰击铅铋合金液相位置。上述热输运数值模拟结果为ADS无窗散裂靶设计和优化提供了可靠的依据,特别是对未来中国ADS的研究和应用具有重要的学术和应用参考价值。     

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     

ＣＲＥＭ法半连铸Ａｌ合金过程中电磁场对溶质元素固溶的影响机理

实验研究了低频交变电磁场作用下， 7075合金半连铸坯微观组织形貌及各溶质元素的固溶 情况；并就电磁场对液固相线位置和结晶间隔的改变进行了测定；此外还数值模拟了电磁场 对半连铸过程中液穴内部温度场和流动场的影响.从电磁场对7075合金凝固过程中的溶质分 配系数，结晶间隔，液穴内部温度场、流动场以及微观组织形貌的影响出发，尝试性地对电 磁场的强制固溶机理进行探讨性的解释和说明. 关键词： 电磁场 半连铸 铝合金 固溶     

基于体积平均法模拟铸锭凝固过程的可靠性分析

采用欧拉方法和体积平均思想,建立了以液相为主相、等轴晶和柱状晶视为两类不同第二相的三相模型,耦合凝固过程质量、动量、能量、溶质的守恒方程和晶粒的传输方程.以Al-4.7 wt.%Cu二元合金铸锭为例,模拟了合金铸锭二维的流场、温度场、溶质场、柱状晶向等轴晶转变过程以及等轴晶的沉积过程,并将模拟的铸锭组织和偏析结果与实验所得结果对比.温度场、流场和组织的模拟结果与理论基本一致,但由于模型没有考虑收缩以及浇注时的强迫对流,导致铸锭外层的偏析模拟值比实测值低,内层的模拟值比实测值高.所以收缩和逆偏析在模拟中是不可忽略的,这也是本文模型的改进方向.另外在所得模拟结果的基础上分析了体积平均法计算铸锭凝固过程的优点和不足之处.     

带嵌件型腔内熔接过程的数值模拟研究

基于充模过程的两相黏弹性流体模型, 采用同位网格有限体积法, 结合浸入边界法和界面追踪的复合水平集流体体积方法实现了带嵌件型腔内充模过程的动态模拟. 基于上述模型和算法模拟了熔体前沿界面及熔接线的动态演化过程, 而且通过线性应力-光学定律得到了熔接线附近的流动诱导应力分布情况; 讨论了熔体温度及模具温度对熔接线区域凝固层厚度的影响. 数值结果表明: 本文提出的方法可用于模拟复杂型腔内的充模过程以及熔接线的自动追踪; 由于聚合物黏弹性熔体流动的复杂性, 当两股熔体相遇后, 熔接线不同位置的应力分布变化较大; 熔体或模具温度越高, 熔接线区域凝固层厚度越薄, 提高熔体或模具温度能够改善甚至消除充模过程中的熔接线.     

HIFU温度场可视化测量初探

本实验用蓖麻油模拟人体环境、热敏打印纸作为记录载体,测量高强度聚焦超声(HIFU)治疗系统焦点附近的温度分布情况。实验中热敏打印纸显影所指示的温度已经达到HIFU治疗所需要的温度,实验的结果对进一步研究HIFU温度场分布有借鉴作用。     

基于华铸CAE系统的铅铸件低压铸造工艺应用研究

一铅铸件采用“外层块状成形冷铁配内侧整体成形冷铁”的工艺，在确定工艺参数时，如果设计的浇注充型压力、充型速度不适当，金属液就易出现紊流，导致卷入气体而形成气孔、渣孔等铸造缺陷。因此，在进行实际浇注试验前，运用华铸CAE／InteCAST铸造模拟系统对设计的浇注工艺进行了充型及凝固过程的数值模拟，分析充型及凝固过程中流动场、温度场的变化情况，以确定适合的工艺参数值。     

功率超声对Al-Si合金凝固过程中溶质偏析的抑制效应

研究了功率超声作用下，直径为10 mm Al-1%Si合金键合线水平连铸坯的微观组织形貌以及溶质元素在基体中的分布情况.实验结果表明：在功率超声作用下，铸坯的凝固组织得到了细化，Si元素在α(Al)基体中的固溶度及其分布的均匀性得到了提高，溶质偏析得到了抑制.从功率超声对Al-1%Si合金凝固过程中的溶质扩散，结晶温度间隔，液穴形态，温度场和流动场以及合金微观组织形貌的影响出发，尝试性地对功率超声抑制溶质元素微观偏析的机理进行探讨性的解释和说明. 关键词： 功率超声 水平连铸 Al-1%Si合金 溶质偏析     

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.     

钨丝阵等离子体Z箍缩的数值模拟

采用二维三温磁流体力学模型，模拟了“强光一号”加速器上钨丝阵箍缩实验.给出了等离子体密度和温度时空分布的特点，分析了磁场以及电流密度的演化，计算出的x射线功率随时间变化与实测结果基本相符.计算结果为等离子体的诊断提供了有用的信息.此外，还讨论了Z箍缩辐射磁流体力学数值模拟中的相关参数和数值方法问题. 关键词： 钨丝阵 Z箍缩 数值模拟     

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.     

重力作用功能梯度材料一维凝固过程数值模拟

本文用数值计算的方法对重力浇铸下功能梯度材料的凝固过程进行了数值模拟,分析了各种因素对颗粒分布的影响,并与实验结果进行了比较。结果表明,在形成的凝固体上部有一颗粒体积分数近于零的区域,而在靠近底部的区域内颗粒形成一种梯度分布．高的初始过热度或高的冷却温度将会使底部梯度区内颗粒体积分数略有增大,低的颗粒初始体积分数或小的颗粒尺寸会使底部梯度区范围增大,而梯度区内颗粒体积分数减小。     

Mn-Cu系高阻尼合金的凝固组织控制及阻尼特性的改善

Mn—Cu系阻尼合金兼有较高的阻尼特性和良好的力学性质，因而具有较大的实用前景。这类合金通常经过铸造，塑性加工和热处理来获得要求的性能和组织。加工后的Mn—Cu合金存在一个特定温度，在此温度以上合金的阻尼性能将会消失，因而影响了合金的在较高温度下的使用。该温度和合金的Mn含量有关，然而提高合金的Mn含量有会降低合金的加工性及力学性能。一般Mn-Cu合金的热处理都是利用400℃附近的时效来获得相分解后的局部高Mn组织。但是目前的时效处理后的Mn—Cu阻尼合金的最高使用温度只在80℃以下。为解决Mn—Cu阻尼合金使用温度的局限性，本研究选用凝固过程控制的方法在铸造组织中来获得较大幅度的Mn含量分布。从而在Mn-Cu合金得到较高的高阻尼特性温度。本工作利用铸型温度控制的方法，将M2052（Mn-20Cu-5Ni-2Fe）合金在250～0．1K／s冷却速度范围内控制凝固。随凝固冷却速度的降低在合金的铸态组织中观察到二次枝晶间距和晶粒尺寸的明显增大。同时还发现缓冷凝固的合金的成分比快冷凝固有较大的分布幅度。铸态下的合金阻尼性能评价也证实了凝固冷却速度对合金的凝固组织有很大的影响。尽管铸态组织的合金的高温阻尼性能并没有很大的改善，然而通过对铸态组织实施时效处理后发现缓冷凝固合金的高温阻尼性能有很大的改善。凝固冷却速度对时效处理后合金的阻尼性能有明显的影响。实验结果表明0．1K／s的冷却速度下缓慢凝固的合金在时效处理后高阻尼特性可持续高达120℃．