共晶铸铁凝固过程的微观模拟

综合热传导方程与过冷形核、生长规律,用显式有限差分法模拟了共晶铸铁的凝固过程。给出了理论冷却曲线、冷却曲线、固相率及单位时间内潜热释放速度之间的关系及实验结果。讨论了铸件壁厚对显微组织及奥氏体/碳化物共晶转变趋势的影响。     

三元合金等温凝固过程的相场法模拟

采用相场与浓度场耦合的相场法,以Fe-C-P合金为例,模拟三元合金等温凝固的生长过程.结果表明,在一定的温度区间里,生长速度是随着温度的降低而减小的,随着温度的降低,二次枝晶生长越发达.模拟结果还表明,二次枝晶之间有大量的溶质富集;各向异性系数的改变会影响二次枝晶的形貌.     

各向异性影响非等温凝固过程的相场法模拟

采用相场法,模拟Ni-Cu二元合金非等温凝固时各向异性系数对晶体生长行为的影响.结果表明,各向异性系数越大,二次枝晶越发达,枝晶生长速度越快.潜热的释放,致使固相区温度比液相的高,而且在二次枝晶生长速度最快的固/液界面处的温度最高.固/液界面温度的升高,使过冷度降低,晶体的生长受到抑制,生长速度出现波动.     

基于KKS模型二元合金等温凝固过程的相场法模拟

基于KKS模型,采用相场和溶质场两场耦合的方法,对Al-2-mole-Cu合金凝固过程枝晶生长进行了数值模拟.在模拟过程中,采用不同的各项异性系数和初始晶核固液界面溶质浓度梯度.模拟结果表明,在没有扰动的情况下,随着各项异性系数的增大,枝晶出现二次枝晶,且越发达,并伴随着“颈缩”现象,当各项异性值达到足够大时,二次枝晶就会由于凝固潜热的释放而出现熔化“脱落”现象,脱落的二次枝晶将会成为非均质形核的初始晶核.模拟结果还表明,时间步长的增大不是致使模拟枝晶出现分叉的唯一原因,小的各项异性系数也会使枝晶出现分叉现象.     

用Origin绘制（NH4）2SO4-NH4Cl-H2O（100℃）三元水盐体系相图

对100℃条件下（NH4）2SO4-NH4Cl-H2O三元水盐体系的相平衡进行测定,介绍用Origin绘制等温相图的方法.通过Origin软件可在计算机上快捷完成三元水盐体系相图的绘制及数据处理,减少偏差.     

激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷的显微组织与断裂韧性

采用激光区熔定向凝固技术制备Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷,研究其在超高温度梯度、不同激光工艺条件下的快速凝固组织特征及其相互影响,并对其力学性能以及增韧机制进行了分析. 研究结果表明:(1)激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶由α-Al2O3、YAG以及ZrO2三相组成,不存在其他相以及相间晶团. 各相均匀连续分布,耦合生长,呈网状结构,是典型的快速凝固层片状非规则共晶组织. (2)在一定的激光功率密度下,共晶间距随扫描速度的增大急剧减小,最小间距仅为0.2～0.3 μm. (3)Y2O3在ZrO2中具有一定的固溶度,固溶程度不同时,ZrO2呈现不同的形貌. (4)定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷的硬度高达18.67 Gpa,室温断裂韧性为8.0 Mpa·m1/2. 第三组元ZrO2的加入、相的小尺寸效应以及裂纹分叉是韧性增强的主要原因.     

燃烧法合成纳米长余辉发光材料BaAl2O4: Eu, Nd

目的：应用快速简便的方法制备纳米新型长余辉发光材料。方法：首次利用金属硝酸盐和络合还原剂发生氧化还原反应，燃烧合成了蓝绿色纳米级长余辉发光材料BaAl2O4:Eu,Nd，生成的材料进行了XRD和TEM分析，结果：材料粒子直径为30－70nm，平均为40nm左右，与此同时，发光材料的发射峰位置发生了显著的蓝移。结论：燃烧法是制备纳米发光材料的快速有效的方法。     

用相空间矩法研究模型分子AH_α(α=2～4)内振动能量的转移过程

使用相空间矩方法研究了模型分子AH_α(α=2～4)内振动能量的转移过程.结果表明,耦合的键模数越少,单键模被激发得越高,局域模行为就越显著;而当键模非谐性小时,非谐性的大小对键模能的局域化影响不大.计算还表明,由Si,Ge或Sn组成的AH_α分子(α=2～4),其中一个键模被激发到第3振动激发态时的振动态可能是局域态.     

垂直Bridgman法多组元晶体生长的多场耦合模型

对垂直Bridgman法多组元晶体生长的准稳态模型所采用的Boussinesq线性密度假设进行了改进，基于密度的Taylor展开式，得到了熔体密度随温度、浓度变化的非线性函数关系并引入到模型中，改进后的准稳态模型（PSSM）能揭示晶体生长过程的非线性本质．明确了模型的边界条件，得到了晶体生长的完整数学描述．改进后的PSSM以及已获得的多组元晶体准确物性为晶体生长的多场耦舍定量数值模拟研究奠定了基础．     

Te自助熔剂定向凝固法生长CdTe晶体

碲化镉(CdTe)晶体是一种制造室温X射线和γ射线探测器最为理想的半导体材料,在医学、食品、安检、核废料监测等应用领域前景广阔。采用一种Te自助溶剂定向凝固技术生长CdTe晶体,在区熔温场及坩埚旋转系统的综合作用下,获得了平坦状的理想固液界面形貌。生长?25 mm的CdTe晶体横截面单晶区域面积可达70%,从?56 mm的CdTe晶体中可截取尺寸达15 mm×15 mm×3 mm的单晶,电学测试表明CdTe晶体在未掺杂改性条件下电阻率达10~8Ω·cm。红外透射显示,CdTe晶体中包含尺寸范围为1～20μm的Te夹杂,这是CdTe单晶生长过程中出现的主要微观缺陷。该工作取得的相关成果对未来CdTe晶体生长技术发展具有一定参考价值和借鉴意义。     

相场法模拟定向凝固微观组织演化研究进展

定向凝固是一种新型的铸造成型技术,能够很好地呈现出凝固过程中界面形态的演化过程,而相场法在如今微观组织数值模拟领域中是最具有优势的一种研究方法.介绍了相场法数值模拟的基本原理,阐述了国内外学者对二元或多元合金在受流场、溶质间相互作用和各向异性、过冷等因素条件影响下自由枝晶和小晶面枝晶的相场法模拟的研究进展,说明了采用相场法耦合溶质场和计算相图等方法在其他微观组织中的应用,并且指出了相场法在模拟定向凝固微观组织领域中所存在的不足之处以及未来的发展趋势.     

求解凝固相变热传导问题的简便方法—热阻法

求解相变热传导问题的简易法——热阻法,具有一阶精度。在热阻法求解中作了热流集中于相变界面释放的假定。举例求解了一维半无限体和圆柱体的凝固问题。     

用于空间半导体区熔生长仿真系统的数学模型

本文提出一个晶体区熔生长的数学模型,可以根据炉管上十个热电偶的温度值计算出试样中的温场,再进一步计算出熔区位置、熔区宽度、生长界面的形状、生长速率和生长界面处的温度梯度等.材料科学家根据上述参数,可实时监控晶体的生长.     

Experimental Investigation of Turbulent Shear Flow by PIV

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＴｕｒｂｕｌｅｎｔＳｈｅａｒＦｌｏｗｂｙＰＩＶ＊ＸｕＨｏｎｇｑｉｎｇ（许宏庆）,ＷｕＪｉａ（吴嘉）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ,ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉ...     

用粒子图像测速法研究边条涡的性质

在风洞中应用粒子图像测速法对边条机翼模型产生的边条涡的各种特性进行了实验研究。实验主要测量了各种攻角下边条后缘、基本翼的1/2平均气动弦、立尾前缘及立尾后缘四个位置与机身轴线垂直的截面内的流场,同时利用二维谱分析的方法对测得的二维速度场进行分析得出边条涡的能量谱。实验结果表明边条涡强度随攻角呈平方关系增长,边条涡的破碎形态为单螺旋破碎。     

圆环形腔内凝固问题的热阻法近似解

对圆环表腔内的凝固问题进行研究,得到了热阻法近似解,以及在第三类边界条件下,该近似解的表达式,并用有关实验予以验证,用此公式计算了圆环形腔的性能,得出以下结论：圆环形腔蓄冷量大而蓄瓣最佳关径比为0.15-0.25;Bi数小于10时,增大Bi数才能起到强化凝固传热的作用,因此,用于冷却的表面传热系数应在Bi数小于10的范围内选取。     

方形腔内二维凝固问题近似求解的新方法

通过分析二维方形腔内的凝固规律,提出了用4个一维凝固问题近似求解方形腔内二维凝图问题的新方法,用此法对二维方形空内的凝固规律求取近似解,并将它与数值解进行了对比,对比表明,在凝固率小于90％时,用近似解与数值解求得的凝固率的偏差小于5％,完全满足工程计算的要求,通过比较2种解法求得的固液相界面的位置的变化规律,从物理上解释了偏差不大的原因。