微观偏析模型在碳钢内裂纹敏感性分析中应用

研究了微观偏析的理论模型对碳钢连铸过程中内裂纹的敏感性，模型中考虑了铁素全凝固向奥氏体凝固的转化过程，以及ＭｎＳ的析出，主要讨论了钢中Ｃ，Ｍｎ，Ｓ，Ｐ对凝固过程中晶间偏析、零强度温度、零塑性温度的影响。     

双辊薄带凝固过程的宏观-微观耦合数学模型

以热焓法处理结晶潜热和以假设的流线边界划分网格节点,在对KGT枝晶生长动力学模型进行修正的基础上,引入异质形核模型和柱状晶等轴晶转变(CET)模型,建立了双辊薄带凝固过程的宏观-微观耦合数学模型.同时,以固相分数为媒介,采用宏观微观不同的网格尺寸和时间步长,通过对柱状晶生长前沿的追踪,实现了宏观-微观模型的耦合求解.实验表明:数学模型预测的薄带凝固组织中的柱状枝晶间距和取向度与实测值基本吻合,说明所建数学模型是可靠的,可用此模型研究工艺因素变化对薄带凝固组织的影响.     

含锡不锈钢溶质偏析模型计算

结合微观偏析模型及Thermo-calc软件,考虑了Mn S的析出,用微观偏析理论研究了含锡铁素体不锈钢中溶质的偏析行为.主要讨论了铁素体不锈钢中C,Mn,S,P,Cr在凝固过程中的偏析程度,研究了溶质偏析对零强度温度(ZST)、零塑形温度(ZDT)的影响规律.分析了锡在铁素体钢和低碳钢中偏析行为的差异,解释了低碳钢的热加工塑形凹槽现象,理论分析了微量元素对热塑性的影响.结果表明,Sn的凝固偏析比远大于除P,S外的其他元素,Mn对S元素凝固偏析有抑制作用.锡为易偏析元素,其在奥氏体相中的凝固偏析比大于在铁素体相中的偏析比.     

碳钢连铸凝固过程的微观模拟

通过一种简单的数学模型研究了连铸坯凝固过程中枝晶生长的重要微观结构参数.结合中碳钢连铸性能计算出凝固过程中枝晶生长的尖端半径、枝晶生长速率、二次枝晶臂间距等枝晶相关参数,并研究了拉速对上述微观结构参数的影响.分析了碳、硅、锰、磷和硫等重要元素的微观偏析程度随凝固进程与坯壳生长的变化规律.与前人经验模型的对比与验证表明本文模型预测结果合理.     

二元合金凝固过程宏观偏析的数值研究

采用凝固的混合流模型对Pb-Sn二元合金的凝固过程进行了数值研究，求解完全耦合的动量、能量和组分的输运方程，讨论了液相质量分数的求解方法，比较了不同的固相扩散模型对溶质宏观偏析的影响．数值计算结果和实验结果进行了比较分析，对模型改进做了进一步的探讨．     

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。     

定向凝固包晶合金相和微观组织选择研究进展

综述了定向凝固包晶合金相和微观组织选择的理论模型和实验研究进展,分析相和微观组织的选择规律,同时讨论了对流对凝固微观组织的影响。依据国内外对包晶合金凝固的研究现状,提出进一步研究的方向。     

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·     

旋转造粒制备Al-Pb合金颗粒

研究了用旋转造粒法制备Al-8Pb-3Si-2Sn-Cu合金颗粒的宏观特征与微观组织.研究结果表明Al-Pb合金颗粒的形状受合金熔体表面张力的影响,呈近球形,颗粒直径随熔体旋转速度的提高而减小;当颗粒直径小于3.9 mm时,合金的非平衡凝固可以克服Pb重力偏析,随颗粒直径的减小,合金凝固过程从非平衡过偏晶状态转变为非平衡亚偏晶状态,在微观上Pb分布更加均匀.     

枝晶凝固过程中的微观偏析半解析数学模型

基于典型微观凝固单元体内的溶质质量守恒,结合前人的研究工作,建立了一个适合于枝晶凝固方式的二元合金微观偏析半解析模型.本模型同时考虑了反向扩散和粗化对微观偏析的影响,并对枝晶臂间距的粗化直接进行计算,因此更为精确.若只考虑反向扩散的影响,本模型可以简化为BF模型形式;而如果只考虑粗化的影响,本模型可简化为Mortensen模型.本模型完整地统一了以BF模型为代表的反向扩散类模型和以Mortensen模型为代表的粗化模型.利用本模型同样可以对多元合金的微观偏析进行很好预测.以Fe-C-X(Si,Mn,P,S)合金体系为例对本模型的求解过程进行了详细的阐述.本模型可以很好地预测Al-4.9%Cu二元合金的共晶分数以及Fe-C-X(Si,Mn,P,S)多元合金体系的零强度温度和零塑性温度,并与实测值吻合良好.     

电流改变定向凝固单相合金枝晶间距机理

基于Ｍ－Ｓ理论的基本思路建立了电流作用下的凝固界面形态稳定性动力学微分方程式,并讨论了电流强度对稳定性及凝固过程达到稳定状态时所对应的扰动频率的影响。在此基础上讨论了电液改变定向凝固单相合金枝晶间距的机理。     

电渣重熔凝固过程的动态控制

本文建立了电渣重熔凝固过程的动态数学模型,根据该模型对重熔过程中的液态金属熔池深度进行恒值控制,计算出了控制过程中钢锭的局部凝固时间、枝晶前方的温度梯度与枝晶生长速度之比这两个凝固参数。探讨了从凝固参数内在变化的要求出发确定工艺曲线的方法。     

岩浆侵入多孔储层的热效应数学模型及其应用

 构建了一个岩浆侵入多孔储层中的热效应数学模型,提出了模拟地质系统中的岩浆侵入/凝固热效应的等效算法,基于物理和数学方程上的等价原理,用瞬态有限元分析将岩浆侵入与岩石之间原始凝固边界移动问题,转化为一个边界没有运动的物理等效热源的新问题,即单步凝固模型与多步（三步）凝固模型。所提出的等效算法的主要优点是有限元网格大小固定,采用变积分时间步长来模拟有限元分析的侵入岩浆凝固热效应。多种热效应模型的对比发现,单步凝固模型与多步（三步）凝固模型的数值解具有近似的精度,所以单步凝固模型是有效模拟多孔岩石中岩浆侵入的热效应模型。单步和多步（三步）凝固模型与王民模型、Zhao 模型对比后发现,单步和多步（三步）凝固模型与Zhao 模拟的效果更为接近,理论上也更接近地质实际。通过对商56区块沙三段油藏辉绿岩侵入热场的模拟分析应用,推算得到商56 区块沙三段油藏的热裂解量为9.02×10⁴ m³,指出该油藏的保存条件有限,存在着大量的油气渗漏,并且原油的大部分损失是由于渗漏散失造成的。     

金属粉末激光烧结的动态凝固特征

在实验的基础上,分析了激光烧结成形过程中的凝固组织特征及其形核机制,讨论了烧结工艺参数和运动熔池形状特征对动态凝固特征的影响.对烧结体进行分析的结果表明:烧结体的组织是以枝晶和等轴晶二种组织形态交替叠加而成,形成整个制件的组织呈周期性重复出现.     

连续激光作用下金属表面合金化的动态凝固特征

研究了激光表面合金化的动态特征。在实验的基础上讨论了激光合金化的凝固组织特征及其形核机制,分析了运动熔池形状效应对凝固特征的影响。实验表明其动态凝固特征主要受控于激光合金化工艺参数和熔池形状特征等的综合作用。另一方面,激光合金化的凝固形核机制主要为异质外延形核和非均匀形核。     

Modeling of Coalescence and Separation of Liquid Droplets During Solidification of Immiscible Alloys

Directional solidification methods are being used f or in-situ production of metallic immiscible composites. A quantitative understa nding of the dynamic behavior and growth kinetics of the nucleated second phase during solidification is necessary to produce homogeneous dispersion in solidifi ed composites. This paper presents a mathematical model for describing the grow th of nucleated dispersed phase in the two-liquid phase region ahead of the sol idification front and the entrapment of these droplets...     

包晶凝固的研究现状及进展

目前人们对包晶凝固过程和机理的研究远没有单相和共晶体系那样深入,长期以来仅限于定性的描述,至今还没有形成较为完整的理论体系,也没有单相和共晶合金那样较成熟的凝固模型。本文评述了其近年来包晶凝固的理论、各种假设模型,讨论了定向凝固过程中组织,生长机制等。     

低渗透储层中氮气的微尺度流动及其对渗流的影响

从气体在低渗透储层微米量级孔喉中的微尺度流动规律研究入手,探讨低渗透储层中气体的非线性渗流机理.实验研究了气体(N2)在内径为2.05～10.10μm微管中的流动规律.结果表明:气体在微管中的流动具有明显的微尺度效应,表现为实测流量大于经典流体力学理论预测流量;管径越小,流动压力越小,微尺度流动效应越强,实测流量与预测流量的偏离越显著.根据微管实验数据,结合毛管束模型,研究了气体微尺度流动效应对渗流的影响.结果表明:考虑孔喉中气体的微尺度流动效应后,低渗透多孔介质中气体的渗流具有非线性特征,表现为视渗透率随流动压力的减小而增加;多孔介质平均孔喉直径越小,视渗透率随压力的变化越明显.