合金元素微观偏析对车轮组织及断裂韧性的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、拉伸试验、冲击试验、布氏硬度试验及断裂韧性试验研究了车轮钢中Mn、Si、Cr、V合金元素微观偏析对车轮金相组织和断裂韧性的影响。结果表明,车轮钢金相组织中大尺寸晶粒的存在是断裂韧性值偏低的直接原因。车轮轮辋的金相组织和合金元素微观分布在圆周方向上存在不均匀性,合金元素微观偏析导致了车轮金相组织和断裂韧性的不均匀。优化车轮钢连铸工艺,改善材料组织均匀性是提升车轮断裂韧性及其均匀性的关键。     

薄带铸轧过程中微观偏析的模拟

针对薄带铸轧过程冷却速率大的特点,采用微观偏析模型对碳钢在薄带铸轧过程中溶质元素的微观偏析进行了模拟,通过模拟给出了铸轧凝固过程中固相率随温度的变化规律,固相率仅在很窄的温度范围内迅速增加·同时给出了冷却速率对溶质元素偏析的影响规律,随冷却速率的增加,溶质元素晶间偏析增大,而晶内偏析较小·在此基础上给出了碳钢薄带双辊铸轧过程中凝固终了温度值,为确定铸带凝固终了点的位置及铸轧过程的稳定性提供了有效的数据,为铸轧薄带的质量分析提供了理论依据·     

定向凝固通道偏析的数值模拟

为了研究二元组分铸锭中通道偏析的形成和发展,建立了双扩散作用下糊状区液相流动与溶质分布的数学模型,并对铸锭定向凝固过程中的通道偏析进行了数值模拟。运用SIMPLE算法编制了求解数学模型的程序,对模型中的质量、动量、能量和溶质等守恒方程联立求解。通过对NH4Cl-H2O铸锭底面冷却、凝固过程进行模拟研究,得到了定向凝固过程中的温度场、流场、溶质场。铸锭底面冷却时,富含溶质的枝晶间液相的流动可形成垂直向上生长的偏析通道,一些偏析通道由于相连通道的优先生长导致溶质贫化而被掩埋。通道的形成与溶质质量分数C0有很大关系,C0越高,越容易形成通道。C0较低的铸锭,只有在溶质富集到一定程度后才会产生通道。     

球墨铸铁微观组织形成的数值模拟

基于结晶动力学理论，建立了球墨铸铁凝固过程各阶段微观组织形成形核和长大的数学模型；根据该结果动力学模型，编制了球铁微观组织形成模拟软件ＦＴＳｔｒｕｃｔｕｒｅ。该软件可以预测球铁凝固过程中各相的形成以及固态转变中铁素体和珠光体的形成，并进而预测铸态力学性能。模拟了阶梯形试块的冷却曲线、微观组织和布氏硬度。模拟与实测结果符合较好。     

国内外铸件微观组织数值模拟研究概况

铸件微观组织模拟是利用计算机模拟铸个微观组织的形成过程,以预测铸件的组织结构和性能。本文对铸件微观组织数值模拟技术的发展过程,应用现状进行了评述,简要介绍了铸件微观组织数值模拟的基本思路以及模拟过程中的宏／微观统一数学模型,如热传导模型、溶质传输模型、形核模型、晶粒生长模型,分析了两种随机方法即Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法和Ｃｅｌｌｕｌａｒ－Ａｕｔｏｍａｔｏ法的优缺点,评价了模拟中使用的新技术,在此基     

孔隙介质渗流微观数值模拟

论述了孔隙介质渗流宏微观研究之间的联系,以及微观渗流研究的重要意义。综述了国内外有关渗流微观结构模拟方面的研究问题和当前主要研究方法,分析了各种微观物理模型及相应的各种数学模型的研究特点和研究手段。比较了孔隙结构研究的随机模拟方法和全局升尺度法,指出了两种方法的优缺点,最后对孔隙介质微观渗流研究的发展趋势进行了展望。     

钨合金变形微观力学行为的计算机数值模拟

提出了钨合金的组织结构模型，在此基础上通过有限元法对钨合金闰伸变形时组织结构中的应力分布及其变化规律进行了计算机数值模拟研究，结果表明：钨合金拉伸变形时拉伸方向最大正应力和最大Ｍｉｓｅｓ应力区域在钨颗粒相中，同时钨颗业还将受到垂直于拉伸方向的压应力；最大剪切应力分布在粘结相中，随拉伸变形增加，粘结相最先进人塑性状态，由于粘结相的塑性变形、钨合金中应力不断重组，应力逐渐在钨颗粒中集中。     

连铸坯凝固过程平面枝晶微观偏析模拟研究

为解决连铸钢坯偏析问题,基于菲克第二定律和质量守恒定律,建立了一维平面枝晶生长凝固偏析数值模型。应用有限容积法离散传质方程,离散后的方程用VB编程求解,研究X70管线钢凝固过程中在二次枝晶间距范围内的C,Si,Mn,S,P各元素质量分数分布随凝固进程和冷却速率的变化规律。结果表明:固相率的变化对合金元素在二次枝晶间偏析影响较大,冷却速率对其影响较小;随着固相率的增加,各合金元素的固相成分增加较少,液相成分质量分数快速增加;S和P元素在固相中的分布较均匀,S凝固终了的偏析指数最高,C偏析指数最小。在实际生产中应适当控制S和P元素的含量。     

磁流变液微观结构的数值模拟

通过分析磁流变液中固体颗粒的受力,利用分子动力学中的速度Verlet算法,对磁流变液链化过程和剪切过程进行了二维数值模拟,并对影响链化和剪切的主要因素进行了研究.研究结果表明:粒子的运动最终会在模拟区域内形成若干条几乎平行的链;颗粒链化时的变化过程先快后慢;整个链化过程所耗费的时间在2～3 ms之间;颗粒体积百分率越大...     

对22CrMoH连铸坯微观组织及合金元素影响的数值模拟

利用移动边界法得到22CrMoH连铸坯凝固过程中的温度场,在此基础上采用元胞自动机--有限元(CAFE)法对22CrMoH齿轮钢连铸坯的微观组织进行数值模拟,模拟结果与实际样品微观组织形貌基本吻合;探讨了Cr、Mo、Si和Mn等合金元素含量对铸坯微观组织的影响趋势.结果表明,在该钢号规定的范围内,适当提高Si、Mn元素含量能够提高等轴晶比例,使晶粒数目增加,晶粒平均半径减小;Mo含量的提高能够明显增加形核数量;适当减少Cr含量有助于提高等轴晶的比例,但对晶粒数目和尺寸影响较小.对22CrMoH钢中合金元素进行优化调整结果显示,连铸坯凝固组织得到了明显改善,等轴晶的比例提高近1倍,晶粒数目提高了19.96%,晶粒平均半径减小9.20%.     

高碳钢连铸坯凝固过程溶质宏观偏析的数值模型

采用FeC二元合金的紊流、凝固传热及溶质传输三维耦合模型,针对铸坯不同碳质量分数对凝固过程溶质分布的影响进行数值模拟,凝固过程以柱状晶生长方式进行,遵循局部热力学平衡·研究发现,与低碳钢相比,高碳钢的凝固坯壳较薄,等温曲线较为光滑,糊状区范围较大·碳质量分数较高的钢种,偏析较轻;而低碳钢,偏析较为严重     

高炭钢连铸坯凝固过程溶质宏观偏析的数值模型

采用Fe-C二元合金的紊流、凝固传热及溶质传输三维耦合模型,针对铸坯不同碳质量分数对凝固过程溶质分布的影响进行数值模拟,凝固过程以柱状晶生长方式进行,遵循局部热力学平衡研究发现,与低碳钢相比,高碳钢的凝固坯壳较薄,等温曲线较为光滑,糊状区范围较大碳质量分数较高的钢种,偏析较轻;而低碳钢,偏析较为严重.     

结点理论的物理和数值模型

本书是“Series on Knots and Everything”的第36卷。 数学家们对空间中结点和连接结构的物理性质一直很感兴趣。近年来，这些性质对生物学家、物理学家和其它领域的工程师也已经变得非常重要。它们的理论深度和应用广度已经被科学家们广泛地认识，并且每年不断涌现出有价值的研究成果。然而许多基本问题在模型物理结点的普通领域还无法完全回答或者至少没有充分或满意的回答。     

国内外铸件微观组织数值模拟研究概况

铸件微观组织模拟是利用计算机模拟铸件微观组织的形成过程,以预测铸件的组织结构和性能本文对铸件微观组织数值模拟技术的发展过程、应用现状进行了评述简要介绍了铸件微观组织数值模拟的基本思路以及模拟过程中的宏／微观统一数学模型,如热传导模型、溶质传输模型、形核模型、晶粒生长模型分析了两种随机方法即Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法和Ｃｅｌｕｌａｒ－Ａｕｔｏｍａｔｏ法的优缺点评价了模拟中使用的新技术在此基础上,提出了当前铸件微观组织模拟研究的发展方向     

双模态颗粒声凝并微观行为的数值模拟

考虑颗粒间多种相互作用机理及颗粒碰撞后的凝并与反弹机制，建立声凝并微观动力学模型，对大粒径外加颗粒及两个邻近的亚微米细颗粒之间的声凝并微观行为进行数值模拟研究。结果表明，双模态颗粒声凝并行为主要表现为外加颗粒仅与一个细颗粒发生凝并，以及外加颗粒先后与两个细颗粒发生凝并，声尾流效应、重力沉降作用是双模态颗粒声凝并的重要机理。随着外加颗粒初始位置与波节间距的增大，外加颗粒与较近细颗粒的平均凝并时间变化很小，两者形成的团聚体与较远细颗粒的平均凝并时间显著缩短；外加颗粒距离波节很近时，其仍能与较近的细颗粒发生凝并。对于外加颗粒与较近细颗粒以及两者形成的团聚体与较远细颗粒的凝并，随着外加颗粒直径的增加，平均凝并时间显著缩短，凝并概率先增加而后趋于恒定。     

Fe-Cr-Ni-Al合金铸造过程的数值模拟及组织性能

利用Procast软件模拟计算对Fe-Cr-Ni-Al合金的温度场和冷却速率进行分析,通过实验研究各冷却速率对铸态组织、枝晶间距以及显微硬度的影响.结果表明：采用阶梯状铸件能够较好地拟合Fe-Cr-Ni-Al合金铸件的温度场分布以及冷却速率的变化情况.随着冷却速率的增加,奥氏体相占比减小,铁素体相占比增大,过冷度增加使合金组织一次枝晶间距减小,组织中存在σ相,铁素体相区与奥氏体相区显微硬度值随冷却速率增大都呈增高趋势.     

低碳Fe--Mn--Si--Al系TWIP钢的显微偏析行为

利用电子探针对实验室以及工厂冶炼的低碳Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的显微偏析进行系统性检测.结果表明：该TWIP钢的实验室铸锭和工厂AOD电极锭具有明显的枝晶偏析,其中AOD电极锭的偏析程度更高,Mn和Al的最大偏析量分别高达6．8%和2．4%；AOD电极锭经电渣重熔后晶界偏析显著,偏析程度并没有得到明显减轻；最后经工厂高温锻造成型后的锭坯中晶界偏析得到改善.合金成分高和结晶温度间隔宽是产生较大显微偏析的主要原因.该TWIP钢的所有试样均呈相同的偏析规律,Mn为负偏析,Al和Si呈正偏析,且Al的偏析程度最高.通过Thermo-Calc对该TWIP钢的溶质分配系数进行计算,发现Mn和Al理论预测的显微偏析规律与实验所得的规律完全相反.通过实验验证,得出Si含量是影响Mn和Al偏析规律的决定性因素.     

纳米孔径近场光学显微成像的数值分析

将纳米级光孔的近场分布表征为横电与横磁模式按空间频谱分布的展开叠加,其频谱系数由界面上的电磁分布来确定。在柱坐标系上,横电及横磁各分量的具体形式来源于矢量亥姆霍兹方程的一般解,通过界面上电磁分布的修正,是到更为精确的矢量解,既保留了近场的发散特性,又满足了远场的偶极子分布特性。     

IN718合金多步锻造过程中微观组织演变数值模拟

为研究多步锻造过程中工艺参数对大锻件微观组织演变的影响,将再结晶模型和晶粒长大模型加入到模拟软件中,实现了金属高温塑性变形-传热-微观组织演变的耦合.采用数值模拟的方法,研究始锻温度、压下量和空冷时间对多步锻造过程中IN718合金微观组织演变的影响.结果表明,在多步锻造过程中,始锻温度和变形量对微观组织演变影响显著,空冷温度决定了晶粒尺寸大小,而空冷时间对晶粒尺寸影响较小,长时间空冷不会造成晶粒明显粗化.     

基于微观渗流机理的宏观油藏数值模拟研究

处于高含水开发期油藏的剩余油分布主要受流体性质和岩石孔隙结构的影响,而经典数值模拟并没有考虑微观孔喉特征的影响.为此建立了描述微观孔喉特征的地层孔隙网络模型,并对构成网络的基本连线单元进行改进,使网络模型能更细致地描述油水分布特征和水驱油微观机理.利用逾渗理论计算了基于微观渗流机理的相对渗透率曲线,并将其应用到经典数值模拟计算中,实现了微观渗流机理与宏观数值模拟计算的结合.实例分析表明,利用该数值模拟计算方法得到的基于微观特征的剩余油分布更符合地下实际流体分布,其结果可为调剖堵水、化学驱提供技术参数.