超声波辅助铸轧AZ31镁合金板带的实验研究

将超声波导入杆安装在水平式双辊铸轧机的凝固前沿,进行超声波镁板带的铸轧试验.对超声波铸轧镁板带和普通铸轧镁板带进行金相对比观察表明:普通铸轧镁板带枝晶网胞比较发达,组织不均匀,晶粒平均尺寸(直径)在50～60μm之间;而在镁铸轧过程中施加超声波能够使镁板带组织更加均匀,晶粒细化,晶粒平均尺寸(直径)在20～30μm之间.对镁板带的力学性能测试证实,超声波处理使铸轧镁板带的抗拉强度、屈服强度和延伸率比普通铸轧镁板带的分别提高了22.85%,49.78%和123.06%.     

激光功率密度参数对激光超声信号影响的研究

在激光超声缺陷检测中,经过数据采集系统所采集到的激光超声信号幅值一般都很小,为了提高激光超声信号的幅值我们一般会对采集到的信号进行去噪处理或者改变脉冲激光相关因素从而提高实验的检测精度。通过实验室搭建好的激光超声缺陷检测实验平台,研究了在改变光斑大小从而改变激光功率密度的情况下,对激光超声信号特性的影响;分析了激光超声信号的频谱特性并对频谱分量进行统计。实验得出激光功率密度的改变不仅影响到激发机制,还对激光超声信号的幅值及其信号的频谱成分有影响。     

异径轧制对AZ31镁合金薄带微观组织的影响

考虑到轧制镁合金薄带板形的控制精度要求,采用小辊径同径轧制和异径轧制工艺分别制备了0.5,1.0 mm的AZ31镁合金薄带,研究不同工艺过程中板材内部晶粒微观组织的变化规律以及同径轧制与异径轧制在轧制过程中的对称性问题.结果表明:0.5 mm异径轧制和同径轧制板带的晶粒尺寸分别为8.8和10.1μm,1.0 mm的分别为13.6和16.7μm.0.5 mm的异径轧制与同径轧制的单元等效塑性应变最大值分别为0.42和0.29,1.0 mm的分别为0.75和0.66,与实验结果相符.0.5 mm同径轧制的特征节点在板带上中下部的等效米塞斯应力和剪切应力分布对称,异径轧制的分布非对称.0.5 mm板带经过250,300,350℃退火1 h后,异径轧制的晶粒长大较缓慢,同径轧制的晶粒长大较快.350℃下,异径轧制的晶粒尺寸为9.8μm,同径轧制的为24.9μm.     

激光烧蚀过程中密度交叠区振荡稳定时间与晶粒尺寸均匀性的关系

在不同环境气体中,对脉冲激光烧蚀产生的Si粒子的输运过程进行了Monte Carlo动力学模拟,并实验研究了脉冲激光烧蚀制备纳米Si薄膜的晶粒尺寸分布. 在理论分析和实验研究的基础上,讨论了纳米Si晶粒尺寸分布和烧蚀过程中出现的交叠区振荡稳定时间的对应关系. 结果表明,Si蒸气/环境气体高密度交叠区振荡稳定时间越短,所制备的纳米Si晶粒尺寸分布越均匀.     

DP590级双相钢奥氏体晶粒长大模型

通过改变保温温度和保温时间研究了DP590级双相钢奥氏体晶粒长大行为,并探讨了加热速率对各温度下初始晶粒尺寸的影响规律.初始晶粒尺寸随着加热速率增加而不断降低,并最终趋于定值;奥氏体晶粒尺寸随保温时间的延长不断增大并最终趋于不变.采用Sellars晶粒长大模型对实验数据进行拟合,为避免处理方法不同造成的处理结果偏差,提出了一种新的实验数据处理方法,并建立了双相钢初始晶粒尺寸模型和晶粒长大模型.所得模型参数更加合理可靠,计算结果与实验结果吻合很好.     

DP590级双相钢奥氏体晶粒长大模型

通过改变保温温度和保温时间研究了DP590级双相钢奥氏体晶粒长大行为,并探讨了加热速率对各温度下初始晶粒尺寸的影响规律.初始晶粒尺寸随着加热速率增加而不断降低,并最终趋于定值;奥氏体晶粒尺寸随保温时间的延长不断增大并最终趋于不变.采用Se]lars晶粒长大模型对实验数据进行拟合,为避免处理方法不同造成的处理结果偏差,提出了一种新的实验数据处理方法,并建立了双相钢初始晶粒尺寸模型和晶粒长大模型.所得模型参数更加合理可靠,计算结果与实验结果吻合很好.     

脉冲激光沉积纳米Si晶粒气相生长的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟方法,引入粘连成核模型,模拟了脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒的气相成核与长大过程,并研究了初始烧蚀Si粒子总数对纳米晶粒尺寸和密度分布的影响.研究结果表明:随着初始烧蚀Si粒子总数增大,纳米晶粒数目增多,尺寸分布变宽,Si晶粒尺寸分布近似满足幂函数衰减规律.给出了烧蚀粒子和环境气体密度随时间演化图,所得结论可为进一步研究纳米晶粒生长动力学提供理论依据.     

考虑水声距的晶粒尺寸超声衰减评价模型

超声衰减法评价金属材料晶粒尺寸时,会因忽略水声距设置造成系统误差而降低其评价精度。针对该问题,利用主成分分析法(PCA)对材料衰减系数测量中水声距的影响进行分析;根据PCA的数据空间降维投影特性,去除数据相关性并抑制数据噪声干扰,构建与水声距和晶粒尺寸均相关的综合衰减系数评价模型,并选取304不锈钢试块进行实验。在水声距13.8~156.9 mm范围内任取8个值,针对金相法测定晶粒粒度为72.35μm的304不锈钢试块,对比传统衰减评价模型与该模型的评价精度,验证其有效性。研究结果表明:传统衰减法与综合模型评价对金相法结果的相对误差分别为17.55%和6.49%;综合模型可抑制水声距调整精度对晶粒尺寸评价结果的不利影响,提高金属材料晶粒尺寸超声无损评价方法的实用性和可靠性。     

晶粒尺寸对含铜锡中铬铁素体不锈钢耐蚀性的影响

以含低熔点元素Cu和Sn的超纯165%(质量分数)Cr铁素体不锈钢为实验材料,通过在35℃恒温6%(质量分数)FeCl3溶液中对实验钢进行浸泡腐蚀实验,并采用三电极体系测定实验钢的极化曲线,初步研究了晶粒尺寸对这种铁素体不锈钢耐蚀性能的影响.实验中,采用经典的失重法计算腐蚀速率,利用动电位扫描法测绘极化曲线,以进一步探究实验钢的腐蚀过程.研究表明,这种铁素体不锈钢的点蚀电位值随晶粒尺寸增大而大幅提高.浸泡腐蚀实验结果证实,存在一个相对合理的晶粒尺寸范围,晶粒尺寸过小或过大都不利于提高耐蚀性能.     

取向硅钢片晶粒尺寸快速检测方法

提出了一种基于X射线面探测器衍射系统的晶粒尺寸快速检测方法,根据晶粒取向不同其衍射花样也不同的原理,检测了取向硅钢片晶粒尺寸.实验结果表明,这种方法操作简单,能够准确测量在一定尺寸范围内的板材的晶粒尺寸,并与背散射电子衍射结果进行了比较,探索了用X射线面探测器衍射系统在工业上进行金属板材晶粒尺寸在线检测的可行性.该方法有希望发展成为工业生产中金属板材的晶粒尺寸在线检测技术.     

2A12铝合金激光表面熔凝工艺

为探讨激光表面改性技术在铝合金上的应用,研究工艺参数对激光熔凝组织及显微硬度的影响,采用CO2连续激光器在2A12铝合金基材表面进行激光表面熔凝实验。结果表明:激光熔凝后由表及里分为熔凝区、过渡区和基体。熔凝表层为细小的等轴晶,过渡区由较大尺寸的枝晶组成。随着激光功率的增加,熔池熔深及枝晶尺寸随之增加;随着扫描速度的增加,晶粒变得更为细小。另外,激光熔凝层的显微硬度较基体提高20%以上。     

外加电场下脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒成核生长

采用脉冲激光烧蚀技术,在引入垂直于烧蚀羽辉轴线外加直流电场的前后,分别在1,3,5Pa的室温氩气环境下沉积制备了一系列纳米硅晶薄膜,其中衬底与羽辉轴线平行.扫描电子显微镜(SEM)的检测结果表明,在同一直流电压下制备的纳米Si晶粒平均尺寸和面密度均随气体压强的增加而增大.保持气压不变,引入电场后所制备的纳米Si晶粒平均尺寸相对于无外加电场时增大,而面密度减小.结合纳米晶粒气相成核生长动力学,对实验结果进行了定性分析.     

多晶体金属疲劳寿命的非平衡统计模型

为了研究晶粒尺寸对多晶体金属疲劳寿命的影响，基于疲劳断裂非平衡统计理论和界面能模型，导出了多晶体金属的疲劳寿命随晶粒尺寸和应力振幅的变化公式．在其它参数保持不变的情况下，得出细晶粒多晶体金属的平均疲劳寿命随晶粒尺寸和应力振幅的增加而减小的结论．并对2种特定细晶粒多晶体材料的晶粒尺寸和应力振幅对疲劳寿命影响的理论结果与实验结果进行了比较．结果表明所得理论与实验结果比较吻合。     

不同晶粒度45#钢超声辅助微铣削实验研究

超声辅助微铣削是在微铣削的加工过程中,对刀具或者工件施加一定频率和振幅的超声振动,改变材料去除机理,改善微铣削的加工特性.文中以45#钢为例研究晶粒度的大小对超声振动辅助微铣削结果的影响,对不同大小晶粒下45#钢进行了超声微铣削实验,分析材料晶粒度的大小对超声辅助微铣削实验结果的影响.通过改变微铣削工艺参数和超声振幅并进行正交实验,重点分析晶粒度的大小对铣削力,加工表面粗糙度和加工工件精度的影响.验证了在相同的工艺参数下微铣削过程中晶粒度较大的材料对应较小铣削力的结论,同时晶粒度较大的材料可以获得更好加工表面质量.      

铝合金大铸锭超声半连铸多场耦合的数值模拟与实验研究

建立了超声场下直径630 mm的铝合金大铸锭热顶半连铸过程中多场耦合的数学模型,采用有限体积法及自定义函数获得超声作用下结晶器内声场、流场和温度场的分布,并进行工业化实验研究。综合工业实验和仿真结果分析超声对热顶半连铸铝合金大铸锭细晶的机理。模拟结果表明,超声波对宏观物理场的影响非常明显,施加超声后,辐射杆端面下方形成向上的回流区,强烈的紊流促进铝熔体的传质传热,减小液穴深度,使液穴更加平缓,同时初始凝壳点下移,过渡带变窄,铸锭中心处过渡带宽度从342 mm减小到120 mm左右。分析实验结果发现,经超声处理,铸锭组织普遍变得细小、均匀,平均晶粒尺寸减小103μm,最大最小晶粒尺寸差从135μm减小到64μm,且凝固组织晶界变细。     

SUS306不锈钢平均晶粒尺寸的超声无损检测及其评价

对经过高温热处理的SUS306不锈钢模拟试样进行接触型脉冲反射法高频超声检测实验,对获得的回波信号进行分析,研究衰减系数、速度、底面反射波峰值频率、背散射波强度等超声特征参数的变化情况,建立这些参数与被测材料平均晶粒尺寸的关系,对利用超声脉冲反射技术进行材料热疲劳损伤进展的无损检测与评价具有实际意义.     

脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒过程中稳定晶核大小研究

采用蒙特卡罗方法,模拟了脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒的动力学过程.在模拟中采用了成核长大模型,对室温下的硅晶粒成核过程中稳定晶核所含硅原子数目进行了研究.经过大量的计算以及与实验数据的比较,发现当稳定晶核所含硅原子数目为6时,计算得出的纳米硅晶粒平均尺寸分布规律与实验数据符合较好.     

类水滑石晶粒尺寸控制方法的研究

将超声波应用到NiAl类水滑石化合物的制备中，探讨了超声作用机理，研究了超声辐射对颗粒的形成和晶粒尺寸的影响。研究表明，超声能量能加速类水滑石的成核，超声场下加入分散剂能有效地控制晶核的长大和团聚；成核过程中过饱和度对类水滑石晶粒尺寸有较大的影响，增大晶化过程过饱和度有利于制备小粒径的类水滑石。     

金属多晶体中邻接晶粒集合的拓扑相关性

利用球晶粒模型与三维空间最大表面与随机表面覆盖假设,建立了金属多晶体中邻接晶粒集合拓扑相关性的理论关系式,并利用系列截面法实验测量了一种微合金化低碳钢中１２９２个晶粒的三维拓扑学及尺寸分布特征,对该理论关系式进行了实验验证,同时进一步假设三维晶粒尺寸分布为ｇａｍｍａ分布及ｌｏｇｎｏｒｍａｌ分布,研究了晶粒尺寸分布对邻接晶粒集合拓扑相关性的影响     

超声铸造对AZ31镁合金铸锭及热轧板材组织与性能的影响

采用超声铸造方法制备AZ31镁合金铸锭,并对其组织性能进行研究.研究结果表明:超声铸造后AZ31合金铸锭晶粒尺寸平均值为140 μm,比常规铸造的铸锭品粒尺寸350 μm更细小,同时合金中第二相分布更加均匀弥散,这使合金铸锭的综合力学件能提高并有利于后续铸锭的热轧开坯.经过超声铸造的AZ31镁合金热轧后板材的品粒尺寸(5～30 μm)也比常规铸造锭坯热轧板材晶粒尺寸(40～60 μm)要细小,这使超声铸造AZ31镁合金热轧后板材的典型力学性能比常规铸造后热轧的合金板材的好,抗拉强度提高约18％,伸长率相当;超声铸造有利于细化AZ31镁合金晶粒,改善第二相在枝晶间的分布,提高合金的力学性能和加工变形能力.