脉冲激光表面熔凝熔池演变数值模拟

为了研究脉冲激光作用过程中表面快速熔化与凝固的过程,建立了脉冲激光作用熔池金属熔凝的二维热流耦合模型．考虑重力、材料物性随温度的变化等的影响,利用焓-多孔度方法和用户自定义函数对表面熔化凝固的固液相界面演化进行了分析;采用熔化／凝固模型对熔池内的瞬态温度场、速度场和流场进行了数值模拟,并以实验验证模拟结果．计算结果表明：表面熔化与凝固的固液相界面的移动呈现不同状态;在熔凝过程中,熔池内除存在一对方向相反的主环流外,还存在多个环流;流体的速度随着温度的降低而减小且速度最大的区域位于熔池表面附近．     

Fe-B及Fe-C-B合金的激光熔化激冷

工业纯铁与共析碳钢表面渗硼层先在炉中处理,以获得共晶组织,然后以高能密度激光束扫描;被激光熔化的金属在冷基底的吸热作用下,以非常高的速度冷却并凝固。实验表明,炉内处理后Fe-B合金层的共晶由α-Fe Fe_2B二相组成,FeC-B合金层的共晶由α-Fe Fe_3(C、B)二相组成;共晶中Fe_2B为方棒状和Fe_3(C、B)为片层状。激光熔化激冷后,共晶中的相组成及形貌无改变,但棒间距和片间距相应减小了40及100倍。共晶组织的硬度大幅度增高,每个合金系的共晶组织的硬度与尺寸的关系服从Hall-Petch公式。     

灰口铸铁汽缸套激光热处理后显微组织及耐磨性的试验研究

本文研究了内燃机汽缸套激光硬化层的显微组织。并进行了激光热处理汽缸套的室内快速模拟磨损试验。结果表明:激光热处理汽缸套具有良好的耐磨性和配付性。硬化带表面的熔化凝固层不损害缸套的耐磨性,也不造成活塞环过快磨损。但硬化带表面质量对汽缸套耐磨性影响显著。     

环形激光熔覆工艺参数对显微组织的影响

目前激光熔覆快速成形技术普遍采用圆形、矩形或者线形光斑对熔覆粉末熔化并快速凝固,光斑和粉斑的耦合稳定性比较差。分析环形激光熔覆新工艺中工艺参数对成形零件显微组织的影响,不同工艺参数与熔覆层质量的关系,合理选择实验所得的工艺参数。     

铝硅合金相变材料凝固/熔化过程的数值分析

利用计算流体力学软件FLUENT的凝固/熔化模型,对双层壁圆筒内填充的铝硅合金相变材料的熔化/凝固过程进行了数值模拟,得到了在第3类边界条件下圆筒内相变材料在凝固/熔化过程中的动态温度场分布、相界面移动规律及凝固/熔化时间等,对蓄热装置的设计及实验研究提供了重要的参考价值。     

NiAl 金属间化合物快速凝固冷却速率的估算

以热流分析为基础，估算了Ｎｉ原子分数分别为５３％和７２％的ＮｉＡｌ金属间化合物快速凝固过程中的冷却速率，研究了合金比热、熔化潜热及结晶温度间隔等对冷却速率的影响．结果发现，ＮｉＡｌ金属间化合物快速凝固过程中的冷却速率在２．５６×１０４～８．０２×１０５Ｋ／ｓ之间．快速凝固开始后的冷却速率将有所下降，下降幅度和熔化潜热及结晶温度间隔的大小有关     

金属粉末激光选区烧结过程的特征探讨

采用激光选区烧结的方法,对Ni基合金粉末进行了一系列激光烧结成形试验.在试验的基础上,阐述了用激光直接熔化金属粉末,烧结成形金属零件的一些基本特征,这主要包括在激光烧结成形过程中的熔池球化特征、熔体流动特征和动态凝固组织特征.分析了熔池球化现象对烧结成形的不利影响,提出了减少粉层厚度和加大激光功率,可避免熔池球化现象的出现.进一步探讨了烧结过程的基本规律和烧结成形的基本机理,为金属粉末的直接激光烧结成形提供了依据.     

选区激光熔化FeCoNiCr系高熵合金微观组织的实验研究

介绍了关于选区激光熔化的热分析理论,利用选区激光熔化技术制备FeCoNiCrAl_0.5和FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件.利用超景深显微镜对试件微观组织进行观测,分析了粉末粒径、元素含量,以及工艺参数等因素对选区激光熔化高熵合金的微观组织的影响.结果表明,随着激光功率增大,试件顶部等轴晶的占比越来越少,尺寸越来越细小,试件底部组织中枝晶的占比逐渐增多,尺寸不断增大;随着扫描速度增大,高熵合金试件底部组织中枝晶尺寸逐渐减小、宽度变窄;搭接率对高熵合金试件微观组织影响较小;制得的高熵合金试件存在着裂纹、凹陷及气孔等缺陷.     

NiAl金属间化合物快速凝固冷却速度的估算

以热流分析为基础，估算了Ｎｉ原子分数分别为５３％和７２％的ＮｉＡｌ金属间化合物快速凝固过程中的速率，研究了合金比热，熔化潜热及结晶温度间隔等对冷却速率的影响。结果发现，ＮｉＡｌ金属间化合物快速凝固过程中的冷却速率为２．５６×１０＾４－８．０２×１０＾５Ｋ／ｓ之间。快速凝固开始后的冷却速率将有所下降，下降幅度和熔化潜热及结晶温度间隔的大小有关。     

AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积显微组织及力学性能

为了提高同轴送粉激光熔化沉积技术AlSi10Mg铝合金的成形质量,文中通过单道扫描试验、块体成形试验和拉伸性能测试研究不同工艺参数下试样致密度、组织和性能变化趋势及原因,并进行优化.结果表明:试样成形质量受能量密度和扫描间距影响;拉伸性能可通过减少组织缺陷、增强固溶强化效果两种方式提高.工艺优化后,单道表面光滑,无球化现象,块体试样致密度良好,无大尺寸孔隙和裂纹,致密度提高至99. 2%;试样显微组织为具有定向快速凝固特征的Al-Si共晶形貌,存在胞晶、柱状树枝晶和发散树枝晶3种组织,随着冷却速率的增大,Si相在Al基体中的溶解度增加至7. 6%,固溶强化效果增强.因此,通过工艺参数优化可得到性能良好的激光熔化沉积AlSi10Mg试样,拉伸强度可达292 MPa,较铸件提高了33%.     

镍基合金激光表面Y_2O_3合金化研究

用电子探针和扫描电镜研究了预涂粉末量和激光辐照工艺参数对 GH49 合金表面熔掺层中 Y_2O_3 分布的影响及熔掺层的组织特征。结果表明,当功率密度为 17.6kW/cm~2,扫描速度为 0.36 m/min时,熔掺区Y_2O_3 弥散均匀分布,对0.05g/cm~2 涂层粉末量,Y_2O_3 含量达(1.2～1.5)wt％。过热处理后,熔区枝晶组织消失,晶粒细化,晶界弯曲.γ′相与Y_2O_3 粒子共同弥散分布,从而使一般镍基合金实现了表面ODS合金化。     

焊材和焊接工艺对灰铸铁焊接接头组织和硬度的影响

灰铸铁使用一般焊材冷焊时 ,容易在焊缝和半熔化区出现白口和淬硬组织 ,热焊工艺则能耗大 ,劳动条件差 ,生产率低。本研究采用E4 30 3、Z2 0 8、Z4 0 8焊条 ,配合电弧冷焊和半热焊工艺对灰铸铁进行了焊接试验 ,比较了各种焊缝和半熔化区的组织、硬度、半熔化区的白口宽度 ,结果表明 :E4 30 3焊条配合半热焊工艺 ,Z4 0 8焊条配合冷焊和半热焊工艺适合焊接灰铸铁的加工面     

火烧熔痕与短路熔痕形态特征差异研究

电气火灾中火烧熔痕与短路熔痕特征差异是:火烧熔痕线径是短路熔痕线径的2倍;火烧熔痕与导线连接处有明显的温度过度区而短路熔痕没有;多股导线火烧熔痕铜丝呈粘连态,多股导线短路熔痕铜丝呈分散态;火烧熔痕表面和内部均没有孔洞,短路熔痕表面和内部分布着大量的气孔和缩孔.这些特征差异为火灾的鉴定工作提供科学依据.     

薄带连铸AISI304不锈钢中铁素体行为

为了确定薄带连铸AISI304不锈钢凝固过程中残留铁素体的生成及转变行为,采用彩色金相、电解侵蚀、电子背散射衍射分析技术及X射线衍射分析等研究手段对双辊薄带连铸AISI304不锈钢凝固组织及残留铁素体特征进行了研究.结果表明AISI304不锈钢薄带的凝固组织由表层胞状晶区、中间柱状晶区和中心等轴晶区三部分组成.薄带表层胞状晶区内残留铁素体呈棒状,柱状晶区的残留铁素体形态为鱼骨状,中心等轴晶区的残留铁素体呈弯曲的树枝状;薄带的表层胞状晶区残留铁素体的质量分数为4.6%～6.6%,柱状晶区内的残留铁素体质量分数为3.6%～3.7%,中心等轴晶区内的残留铁素体质量分数为11.27%～11.34%;残留铁素体沿着厚度方向呈现"W"状分布.     

区熔提纯钕棒时悬浮熔区所受电磁力计算与分析

计算了感应加热悬浮区熔提纯钕棒过程中,感应线圈中的高频电流作用在钕棒悬浮熔区上的电磁力。结果表明,当感应线圈半径a,钕棒半径R和熔区高度h同时满足关系式h＝0,R＝0．2623a时,作用在钕棒熔区上的电磁束缚力达到最大。此结果可作为合理选取区熔提纯实验技术参数的依据。     

圆坯连铸过程中坯壳生长规律

采用 ANSYS 软件建立了圆坯连铸过程的二维凝固传热模型,通过射钉实验以及表面温度的测定对模型进行了实验验证。结果表明模型能较准确地得到任意位置处铸坯坯壳厚度以及预测凝固终点位置。在传热模型的基础上结合铸坯低倍观察着重分析了圆坯坯壳生长规律。发现圆坯凝固过程中柱状晶区坯壳的厚度与凝固时间的平方根呈线性关系,符合平方根定律,并对平方根定律进行了修正,修正项与过热度和凝固速率有关;铸坯中心等轴区坯壳厚度与凝固时间平方根为非线性关系,凝固坯壳的生长不再符合平方根定律;间接证明了圆坯柱状晶生长是单方向传热,等轴晶生长时传热方向不唯一。     

大方坯连铸过程凝固规律

通过建立425mm×320mm连铸大方坯二维凝固传热数学模型,模拟了凝固坯壳的长大过程,并通过窄面射钉实验对数学模型进行了验证,精确得到了任意位置处大方坯凝固坯壳的厚度分布情况及最终凝固终点的位置,发现经典的凝固平方根定律对于连铸大方坯的凝壳长大进程不再适用．回归宽面中心坯壳厚度与凝固时间平方根的关系式发现,结晶器弯月面至二冷区出口,近似为线性关系,符合平方根定律,二冷区出口至凝固终点,二者为非线性关系,不再符合平方根定律．     

高品质车轮钢二冷区冷却方式

为了探索高品质低成本车轮钢生产工艺,比较了两种二冷区冷却方式(气雾冷却和全水冷却)对车轮钢铸坯表面温度、凝固组织与宏观偏析的影响.结果表明:两种冷却方式下的二冷区矫直段铸坯表面温度均高于950℃,处于高温塑性区,可避免产生矫直裂纹;两种冷却方式均得到了均匀对称的凝固组织;虽然气雾冷却可略微增加等轴晶比例和降低铸坯中心偏析,但是使铸坯枝晶间距变得较为粗大,并且加重了1/2半径附近处的偏析,对随后的加工和成品的质量更为不利.综合考虑实验结果和生产成本,认为全水冷却方式更适合高品质车轮钢的生产.     

连铸系列保护渣研制及应用

运用凝固理论和熔渣理论，研制了开发了适用于低合金钢、普碳钢、高碳钢的系列保护渣并成功地应用于连铸生产。     

连铸异型坯凝固过程的数值模拟

为了解决连铸异形坯的表面及内部裂纹问题,以实测异形坯连铸工艺参数作边界条件,采用有限元方法,利用ANSYS商业软件对铸坯的凝固发展过程进行了数值模拟,模拟结果与实测铸坯表面温度吻合.计算结果表明,对于SS400异型坯,在当前的工艺条件下,仅有圆角处的表面温度在二冷区中前段,温度处于高温塑性区,铸坯的其他部位表面温度均落在相应钢种的低温脆性区.因此二冷区可以进一步采用弱冷方式,使异型坯在二冷段和矫直辊前的表面温度处于高温塑性区.