工业灰铸铁凝固组织形成过程的数值模拟

从接近工业灰铸铁实际凝固过程的角度出发,提出了对凝固组织进行数值模拟的一套方法,主要包括枝晶釉氏体生长过程体积分数的计算以及晶粒接触因 的处理。方法经以样杯中浇铸的试块为对象进行实验验证,证明模拟得到的冷却曲线、奥氏体分数及共晶团密度均与实测结果符合较好。     

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。     

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.     

Cu-Sn合金熔体的结构变化

利用高温熔体黏度仪和自主研制的液态金属磁化率测量仪测量了Cu₆₅Sn₃₅合金熔体的黏度、磁化率随温度的变化规律. 结果表明, 黏度和磁化率随温度的变化曲线均存在不连续点. 经过高温X射线衍射仪研究熔体结构, 发现在物性突变温度处合金熔体的相关半径、配位数也存在明显的变化, 这说明熔体的微观结构存在变化. 经分析认为在突变温度出现了类Cu₆Sn₅相的金属间化合物结构, 从而造成了结构的突变.     

三元Fe-Sn-Ge和Cu-Pb-Ge偏晶合金相分离与快速凝固研究

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究了三元Fe-43.9%Sn-10%Ge和Cu-35.5%Pb-5%Ge偏晶合金的相分离与枝晶生长特征, 实验中分别获得了245和257 K的最大过冷度. 两种合金熔体均发生液相分离, 快速凝固组织呈现出显著的宏观偏析. X射线衍射分析表明, Fe-43.9%Sn-10%Ge合金的凝固 组织由α-Fe 和(Sn)固溶体以及 FeSn 和 FeSn₂金属间化合物等四相组成, 而Cu-35.5%Pb-5%Ge合金的凝固组织由(Cu)和(Pb)两相组成. 在快速偏晶凝固过程中, α-Fe 和(Cu)相均以枝晶方式生长, 并且深过冷条件下皆发生了“枝晶®偏晶胞”转变. 实验发现, α-Fe 和(Cu)相的枝晶生长速度都随过冷度的增大呈现出指数函数变化规律.     

厚壁球壳冲压回弹过程的数值模拟及试验

运用有限元方法，模拟了大口径、厚壁半球壳的多次成形及其卸载回弹的全过程，进行了回弹量的预测与计算。成功通过对压边力、模具尺寸等工艺参数进行优化设计，实现了控制回弹量在允许容差之内的设计目标，大大提高了零件的几何精度，从而减少了工艺开发过程的费用。所用模拟方法为设计大口径、厚壁不锈钢球壳的多次冷冲压加工工艺方案提供了有效的理论依据。试验表明模拟结果与实际效果吻合良好。     

共晶合金凝固组织数值模拟的研究进展

论述了共晶合金凝固组织数值模拟的主要方法和研究进展。指出以合金的化学成分及冷却过程的工艺参数为条件，模拟其凝固组织的形成过程，将成为共晶合金凝固过程微观模拟的新的发展方向。     

三种多元复合结构的核壳催化剂研究进展

以核壳结构复合而成的催化剂,在催化反应中常表现出较高的整体活性、大的比表面积、优异的择形催化效果和良好的热稳定性.部分催化载体因具有优异的择形效果和结构稳定性,在多元复合核壳催化剂的设计中也占据了一定的地位.本文主要介绍了几种常用催化剂载体(Al_2O_3、SiO_2、ZSM-5)参与复合的核壳催化剂制备与应用的概况.     

贵金属核壳纳米粒子研究展望

贵金属核壳纳米粒子具有特殊的光、电和催化性质,使其在材料科学和分子电子学以及基于表面增强效应的荧光工程学领域具有广泛的应用前景。本文综述了贵金属核壳纳米粒子的制备方法及应用,并对其发展进行了展望。     

DP590双相钢电阻点焊熔核形成过程的数值模拟

基于SORPAS软件,针对DP590双相钢建立了描述点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型,通过数值模拟定量揭示了双相钢点焊熔核的生长以及焊接热输入对熔核形成的影响,进而预测了典型点焊规范参数下的熔核尺寸,并通过实验验证了所建模型和计算结果的可靠性.结果表明:在一定的电极压力和焊接电流条件下,随着加热时间增加,点焊熔核经历了塑性粘连-产生熔核-熔核迅速长大-熔核缓慢长大的过程;随着点焊热输入的增加,熔核中心的最高加热温度升高,熔化温度以及奥氏体化温度以上的停留时间均延长,有利于奥氏体的均匀化以及熔核长大;由于数值模拟时对点焊飞溅考虑不足,使得在焊接电流较大时,计算所得熔核尺寸明显大于实测值,而在中、小焊接电流时熔核尺寸的模拟结果与实验结果较吻合.研究结果对汽车轻量化生产中双相钢的焊接具有指导意义.     

丙烯酸核壳乳液的制备与性能研究

采用甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯和丙烯酸为核壳阶段的单体,通过半连续滴加的种子乳液聚合的合成工艺,得到了一种粘度适中,稳定性良好,具有核壳结构的乳液.讨论了聚合工艺,乳化剂及引发剂用量种类,核壳两阶段单体用量比例对乳液聚合工艺和乳液性能的影响.     

EFP侵彻圆柱形带壳装药的数值模拟

将导弹战斗部简化成圆柱形带壳装药,利用有限元分析软件对不同弹目交汇情况下,对装药口径65 mm的EFP侵彻圆柱形带壳装药的过程进行数值模拟。模拟结果表明:EFP弹轴和圆柱形带壳装药的轴线在同一个平面上的情况下,当EFP着角为0°和30°时EFP能引爆圆柱壳内的B炸药;EFP弹轴垂直圆柱形带壳装药的轴线的情况下,接触点在装药半径1/2处时,EFP能引爆圆柱壳内的B炸药。EFP撞击圆柱形带壳装药的角度和位置,影响EFP对圆柱形带壳装药的引爆情况;研究结果对于设计新型防空反导武器战斗部具有参考意义。     

核壳粒子复合材料电磁波吸收层的吸波特征数值模拟

基于电磁波吸收和反射的基本理论,在探讨核壳粒子复合材料的等效电磁参数的基础上,针对核壳粒子复合材料的电磁波吸收层的吸波特征及其厚度的优化设计展开研究.分别探讨了由核壳粒子复合材料组成的单层和双层电磁波吸收层的吸波特征,给出不同入射角下功率反射系数与电磁波波长以及吸收层厚度之间的关系,确定其最佳电磁波吸收厚度.通过比较可以得出在同等条件下,含核壳粒子吸收层的吸收性能明显优于传统的常规材料吸收层.     

三元Cu60Fe30Co10包晶合金的亚稳液相分离与快速凝固

利用落管技术和DSC热分析方法, 研究了三元Cu₆₀Fe₃₀Co₁₀包晶合金的亚稳液相分离现象和快速凝固过程. 发现该合金在1623.5 K发生亚稳液相分离, 形成了两个液相分别凝固为fcc结构的Cu(Fe,Co)固溶体和bcc结构的Fe(Cu,Co)固溶体. 落管中快速凝固条件下, 合金过冷度和冷却速率均随液滴直径的减小而增大. 一定的过冷度水平是发生亚稳液相分离的必要条件, 同时冷速大小直接影响凝固组织演变. 随着冷速增大, Fe(Cu,Co)相逐渐细化, 弥散分布于Cu(Fe,Co)相基体中. 计算分析了Fe(Cu,Co)小液滴在Cu(Fe,Co)液相基体中的Stokes运动和Marangoni迁移, 发现在落管中微重力条件下Marangoni迁移速率明显高于Stokes运动速率, Fe(Cu,Co)小液滴的运动主要由Marangoni迁移支配. 在同一过冷度下, VM/VS随Fe(Cu,Co)小液滴直径的减小而增大. 对相同尺寸的Fe(Cu,Co)小液滴, 过冷度越大, VM/VS越大     

韧性金属圆球壳的动态膨胀和碎裂过程的数值模拟

本文通过ABAQUS软件建立韧性金属膨胀球壳的有限元模型,采用包含内聚力失稳断裂准则和温度软化效应的Johnson-Cook型损伤断裂模型描述材料的断裂和分离过程,采用断裂能量判据来判断单元是否失效,采用结合单元消去技术的ABAQUS/Explicit计算程序进行数值分析,通过分析膨胀球壳向外沿径向膨胀、碎裂的全过程和膨胀球壳的碎片断裂特征,发现韧性金属材料在二维均匀冲击拉伸载荷作用下,表现出多重损伤和碎裂的现象,损伤发展、演化和断裂(碎裂)的发生都有着明显的先后顺序.     

核壳粒子对PBT增韧改性研究

采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)合成了软核硬壳的核壳粒子,再用该核壳粒子改性聚对苯二甲酸二丁酯（PBT）。研究了核壳粒子合成工艺及添加量对PBT力学性能的影响,并研究了核壳粒子与马来酸酐接枝POE共同改性PBT的力学性能。结果表明,单体MMA和BA质量比为2/3时核壳粒子对PBT有较好的增强增韧效果;引发剂增加有利于减小核壳粒子粒径,有利于提高PBT的强度;核壳粒子与POE-g-MAH有共增韧效果,在基本不影响PBT强度下显著提高冲击性能。     

NaBi(WO4)2 枝晶生长实时观察及其凝固组织研究

利用高温晶体生长实时观察装置, 观察并研究了小Prandtl数、高熔点、透明的NaBi(WO₄)₂ (NBWO)氧化物中的枝晶生长过程. 根据其动态图像及细节信息分析, 枝晶不同主干和分支之间的竞争现象以及熔体中的对流效应均存在抑制枝晶生长作用. 枝晶生长速度随时间变化, 其中主干生长速度在熔体扩散区达到最大值5.8 mm/s, 当其前沿进入对流区后, 生长速度迅速减小, 枝晶分支的生长速度变化也具有相同的规律. NBWO熔体急冷后凝固组织的EPMA-EDS分析表明, 枝晶生长不同阶段固液界面前沿熔体中存在成分偏离化学计量比现象.     

饥饿态半连续VAc/BA核壳乳液聚合乳胶粒形态的演化模拟

将乳胶粒的簇迁移理论用到新簇在种子外表面生成核壳型乳胶粒形态演化的情况,以聚醋酸乙烯酯(PVAc)／聚丙烯酸丁酯(PBA)体系的相关实验结果为例,进行了模拟计算,所得结果与实验结果相符。本文的方法适用于种子乳液聚合中第二阶段全饥饿态加料的过程。     

Ni3Al合金熔点与比热的分子动力学模拟

采用嵌入原子法对深过冷条件下Ni3Al合金的熔点和比热进行了分子动力学模拟. 熔点的模拟分别采用三明治夹层结构法和NVE系综法, 两种方法获得的熔点比较一致, 但均略高于实验值, 这可能是由于实验中熔点的测量受到普遍存在的表面熔化现象影响的结果. 模拟获得的比热在800~2000 K 范围内随着温度的升高缓慢线性减小.     

丙烯酸酯无皂核壳乳液聚合乳化剂的研究

乳液聚合常出现凝胶率过高、乳液粒径过大、分布过宽、乳液在配制涂料的过程中易破乳以及涂料最低成膜温度过高的问题.利用自制马来酸酯乳化剂便宜、无毒无污染、反应性好等特点,作为无皂乳液的反应性表面活性剂来解决上述问题.选用性质不同的乳化剂复配,得到的乳液成膜后对成膜能力、耐水、耐酸碱能力进行对比,确定复配和乳化能力更好的乳化剂,并通过粒径和电位等的测试来确定乳液的性能.最终得到马来酸酯乳化剂与OP复配的比例为1∶1,乳液的吸水率为8.27%,固含量为48.06%,凝胶率为8.16%,单体妆化率为98.01%. 乳液的粒径控制为3.325 dnm,PDI为0.233.