连续流变成形过程中热流耦合场对合金组织的影响

为优化连续流变成形制备AZ31镁合金材料的工艺条件,利用有限元法模拟出了其在不同浇注温度条件下的速度场和温度场,并通过实验验证了模拟结果,分析了热流耦合场对合金组织的影响.结果表明:连续流变成形技术制备AZ31半固态合金的过程中,合金运动速度由靴侧到轧辊侧呈线性递增,在近轧辊处出现速度最大值,合金与靴接触边界速度为零;合金温度场由浇口到辊-靴型腔出口温度逐渐降低,并且等温线向轧辊侧偏离;合金出口温度与浇注温度基本呈线性的正比例关系变化,且模拟出的最佳浇注温度范围为730～770℃.     

半固态A356合金触变成形件固溶组织与性能

利用电阻炉加热,对半固态A356铝合金触变成形件进行固溶时效处理,并进行组织与性能的观察分析·结果表明:在535℃温度下固溶处理,随固溶时间的延长,强化相溶解充分,合金元素在晶格的分布均匀,强度得到了提高·在180℃温度下时效,强度随时效时间的延长而增大,并达到最大值;进一步延长时效时间,则合金出现软化·触变成形变形带的存在,起到了强化作用·本研究为A356合金液相线半连续铸造生产工业化提供理论指导·     

采用SRS技术制备A2017半固态合金与连续扩展成形

利用自制的单辊搅拌(SRS)实验机制备出的A2017半固态材料比常规铸造坯组织优良;在辊靴型腔出口安装扩展成形模,使A2017合金实现半固态扩展挤压成形·实验证明浇注温度高于750℃,A2017合金会过烧,不能成形;浇注温度低于690℃时合金在出口发生完全凝固,不能实现扩展模充模;当靴子预热温度为450℃,在最优浇注温度710～730℃条件下,生产出了组织性能良好的半固态成形材     

近液相线半连续铸造非枝晶A-356合金半固态触变成形

采用电子显微镜、扫描电镜及电子拉伸机,研究了液相线半连续铸造法制备的A356合金半固态浆料的组织,重熔加热的合金组织,经触变成形及固溶时效处理后的组织与性能·结果表明,触变成形并经热处理后的A356合金,析出相为Al3Si,AlSi等化合物,其性能得到显著提高·经触变成形得到的汽车用轴瓦盖毛坯,其σb值达到2812MPa,δ5达到138%,此结果为用近液相线半连续铸造法制备非枝晶A356合金触变成形的深入研究奠定了基础·     

Fe-Al微叠层复合材料的制备及界面表征

将多层纯铁和纯铝薄板交替叠放,采用“热轧复合—冷轧减薄—合金化热处理”工艺流程制备了Fe-Al金属/金属间化合物微叠层复合材料(Fe-Al MIL),研究了合金化温度对该复合材料微观组织、相组成、相变及力学性能的影响.结果表明:所制备的Fe-Al微叠复合材料Fe/Al界面结合状态良好;随合金化温度的升高,化合物层厚度随之增加,当温度低于Fe-Al固-半固态反应温度655℃时,Fe₂Al₅和FeAl是化合物层的主要物相,而高于655℃时,则会在化合物层和Fe金属界面处出现少量交替分布的FeAl₃和Fe₃Al;DSC曲线上呈现出~559,~571和~667℃三个放热峰,分别代表FeAl₃,Fe₂Al₅和FeAl的相转变;固-固和固-液合金化后得到的Fe-Al MIL力学性能较差,均易发生分层断裂现象,而固-半固态合金化热处理后其力学性能最佳.     

液相线半连续铸造112合金的二次加热

用电阻炉恒温加热的方法对液相线半连续铸造法制备的112合金进行了二次加热试验·结果表明,由于铝合金黑度小,吸热慢,热导率大,传热快,在加热过程中,试样内部温度分布均匀,最大温差不超过3℃,且加热速度快,在炉温为700,740,800℃时,分别加热21,18,15min后铸锭即可达到半固态状态,恢复良好的触变性,得到均匀、细小、球化的组织,完全适于半固态加工·     

热带轧机轧辊表面氧化膜疲劳脱落的有限元分析

根据热带轧机工作辊与支撑辊之间的接触应力、带钢与工作辊之间的应力,以及轧制过程中的轧辊热应力解析结果,利用大型有限元分析工具ANSYS分析了热轧带钢轧辊的表面氧化膜疲劳脱落问题·结果表明,随着加载次数的增加,氧化膜在原有微裂纹处沿X方向的疲劳应力增加,这将导致在原有微裂纹处沿Y方向产生疲劳裂纹·在氧化膜与轧辊基体的结合面上,由于剪切应力的增加将发生沿轧辊氧化膜与轧辊基体结合部位X方向疲劳裂纹·由于X方向疲劳裂纹和Y方向疲劳裂纹的不断扩展,使得裂纹相遇而导致了轧辊表面氧化膜的脱落·     

固态二元合金超额热力学函数的计算方法

基于Miedema二元合金生成热模型,结合自由体积理论,充分考虑超额熵,针对实际固态二元合金熔体,提出全浓度范围内的超额热力学函数的计算方法,分别推导出对有序、无序固态二元合金的全摩尔超额函数、偏摩尔超额函数、组元活度计算式·分别计算了固态无序合金AgAu、有序合金CoPt在800K、1273K温度下的各种超额热力学函数值,计算结果与实验值吻合良好·     

轧制过程的显式动力学有限元模拟

分析了显式动力学弹塑性有限元方法的计算过程,并用其对平板轧制问题进行了模拟计算·模拟时轧辊采用刚性材料模型,轧件采用双线性强化材料模型,轧件具有一定的初始速度并向辊缝运动,咬入后靠摩擦完成轧制过程·通过模拟计算,得出咬入、稳定轧制和抛钢阶段整个轧制过程的应力应变场·将板宽对称中心线轧制压力分布的计算结果与实验值进行对比,表明计算结果准确·另外通过对计算结果进行分析还可以得出,在稳定轧制阶段存在弹性预变形区、塑性变形区和弹性恢复区;轧制压力沿接触面的分布在入口和出口的变化梯度较大,中间区域的变化梯度较小·     

水合氯化钆-冠醚-丙酮体系的相化学研究

用半微量相平衡方法研究了 Gd Cl3 · 3H2 O- 1 8C6- CH3 COCH3 三元体系 ( 2 5℃ )的溶解度 ,测定了各饱和溶液的折光率 .结果表明 :体系中形成两种化学计量的新配合物 :2 Gd Cl3 · 1 8C6·6H2 O·CH3 COCH3 ( )与 Gd Cl3 · 1 8C6· 6H2 O· 0 .5 CH3 COCH3 ( ) ,两者均为固液异成分溶解的配合物 .比较讨论了盐的阴离子、溶剂对形成配合物的影响 .考查了相平衡过程中水的行为 ,不论在液相中还是在固相中 ,n( H2 O) /n( Gd Cl3 )的物质的量比总是 3∶ 1 .依据相图数据 ,制备了固态配合物 ,用化学分析 ,IR,DTG,TG与 DSC研究了固态配合物的组成与性质 .     

应用刚塑性体的变分原理求解钢轨万能轧制过程的力能参数

为了简化钢轨万能轧制过程的三维几何模型,首先把带箱形孔型立辊简化为等效的平辊,然后分别给出轨腰、轨头及轨基的运动学许可速度场,求出在此速度场下相应变形区的塑性变形功率以及速度间断面上消耗的功率,计算中考虑了由于前滑和后滑而产生的摩擦功率.根据刚塑性体的变分原理求解水平辊和两个立辊轧制力和轧制力矩的近似解.通过比较理论值和实验值可知,利用变分原理求出的力能参数近似解稍大于实验值但最大误差不超过20%,因此根据变分原理进行力能参数计算和轧制工艺参数设定及优化是比较可靠的.     

连续铸造稳态温度场非物理边界条件的确定

建立了描述连续铸造过程的温度场模型,用外推法得出凝固金属在结晶器出口侧的非物理边界条件模型,使稳态温度场的计算精确高效.利用该温度场模型及非物理边界条件模型计算了Al-Cu合金在半连续铸造过程中的稳态温度场,并以此确定的介观温度场作为液固相变模拟的条件,用多尺度计算技术模拟了Al-10%Cu合金在不同浇注温度时的凝固组织,得到了晶粒形貌和分布合理的微观组织.对ZL201合金的近液相线铸造组织的模拟结果与实验吻合.研究表明:该温度场模型及非物理边界条件模型适于稳态连续铸造过程的模拟,并可为金属凝固组织的多尺度模拟提供正确的温度场数据.     

7075铝合金搅拌摩擦焊模拟与实验研究

搅拌摩擦焊解决了7075铝合金难焊接问题,但焊接过程中复杂的温度、流场变化容易造成焊缝缺陷.本文利用FLUENT软件模拟研究了7075铝合金焊接过程温度场与流场的变化规律,并对模拟结果进行了验证.结果表明:前进侧焊接温度高于后退侧,但其材料流速低于后退侧,焊缝最高温度出现在轴肩边缘内侧.搅拌头转速越大,焊接速度越小,则...     

用电磁搅拌抑制LD10CS铝合金焊缝热裂纹的研究

通过对间歇交变纵向磁场作用下ＬＤ１０ＣＳ铝合金ＴＩＧ氦弧焊焊缝的宏观、微观组织分析,研究了电磁搅拌方法对铝合金焊缝结晶裂纹的影响规律,探讨了电磁搅拌抑制ＬＤ１０ＣＳ铝合金焊缝金属结晶裂纹的机理,并得到了试验条件下最佳的磁场参数．     

脉动流对壁面边界层流动的数值研究

为了研究非稳态尾迹对平板表面流动和换热的影响,本文将非稳态尾迹引起的主流速度脉动简化为正弦变化,通过数值的方法研究了脉动频率和振幅对平板壁面边界层流动和换热的影响,研究结果表明:边界层内的速度、壁面温度、壁面摩擦系数和平均换热系数随着时间的变化做周期性脉动;边界层内流动与主流之间存在着相位差,壁面距离越小,相位差越大;边界层内的速度和壁面摩擦系数脉动幅度的大小与主流脉动频率和振幅成正比;壁面温度和壁面平均换热系数的波动大小与主流脉动频率成反比,与脉动振幅成正比,当主流脉动频率和脉动振幅增加到一定值后,靠近壁面的地方出现回流,回流强度与脉动频率和振幅成正比。     

双辊薄带连铸用结晶辊套温度场及其热变形

利用非线性热力耦合有限元方法,对浇铸过程中结晶辊辊套的温度场分布进行了研究,并同时计算出了结晶辊的热变形.给出了浇铸稳定阶段的结晶辊温度场分布和热变形规律;分析了浇铸速度对结晶辊温度场和热变形的影响.通过分析得出,在浇铸稳定阶段结晶辊温度只在表层区域发生周期性变化,内部保持基本稳定,浇铸速度越低,周期性变化幅度越大.     

双辊薄带下不锈钢铸轧过程的耦合数值模拟

采用有限元法模拟了双辊铸轧不锈钢过程的流热耦合问题;分析了铸轧速度对熔池内流场、温度场的影响以及流场与温度场之间的相互影响;给出了凝固过程中熔池与铸轧辊之间的热流密度变化趋势及随铸轧速度的变化规律,并把此模拟的结果与试验的结果相比较,吻合较好;通过熔池内温度场及温度梯度分析了熔池内凝固的发展及其对热流密度变化的影响·此模拟结果可以为控制铸轧过程的稳定提供有效的数据     

电渣液态浇注空心钢锭的数值模拟

建立了电渣液态浇注空心钢锭体系三维准稳态数学模型,利用商业软件ANSYS与CFX进行顺序耦合求解,得到了电渣液态浇注空心钢锭过程的电场、磁场、温度场与流场.计算结果表明,由于采用了导电结晶器技术,渣池电位、焦耳热分布、磁场分布、流场分布与温度场分布等均有别于传统电渣重熔过程.渣池高温区位于外结晶器壁附近,远离渣金界面,最高温度为2 113 K.渣池流场存在两个漩涡,浮力为主要的驱动力,熔渣最大速度为0.068m.s-1.金属熔池呈浅平状,有利于提高空心钢锭的凝固质量.     

连铸结晶器内钢液弯月面区域速度场的测定

在自行设计的可以实现振动、水冷及拉坯的连铸模拟装置上，分别用低熔点Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金和硅油模拟钢液和保护渣，对连铸结晶器内弯月面区域液态金属的速度场进行了实验研究，研究结果表明，在结晶器的正滑脱期内，弯月面处的液态金属向造近结晶器的方向运动；在负滑脱期内，其运动方向相反，拉速提高时，正滑脱期内弯月面区域液态金属的速率减小，而负滑脱期内弯月面区域液态金属的速度增大，电磁场对弯月面区域液态金属的运动