Mechanical,electrical, and thermal properties of the directionally solidified Bi-Zn-Al ternary eutectic alloy

A Bi-2.0Zn-0.2Al (wt%) ternary eutectic alloy was prepared using a vacuum melting furnace and a casting furnace. The samples were directionally solidified upwards at a constant growth rate (V = 18.4 μm/s) under different temperature gradients (G = 1.15–3.44 K/mm) and at a constant temperature gradient (G = 2.66 K/mm) under different growth rates (V = 8.3–500 μm/s) in a Bridgman-type directional solidification furnace. The dependence of microstructure parameter (λ) on the solidification parameters (G and V) and that of the microhardness (Hv) on the microstructure and solidification parameters were investigated. The resistivity (ρ) measurements of the studied alloy were performed using the standard four-point-probe method, and the temperature coefficient of resistivity (α) was calculated from the ρ-T curve. The enthalpy (ΔH) and the specific heat (C_p) values were determined by differential scanning calorimetry analysis. In addition, the thermal conductivities of samples, obtained using the Wiedemann-Franz and Smith-Palmer equations, were compared with the experimental results. The results revealed that, the thermal conductivity values obtained using the Wiedemann-Franz and Smith-Palmer equations for the Bi-2.0Zn-0.2Al (wt%) alloy are in the range of 5.2–6.5 W/Km and 15.2–16.4 W/Km, respectively.     

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。     

快速凝固Al-Cu钎料钎焊铝Cu对钎缝组织的影响

研究了快速凝固钎料中Cu元素在铝合金基体中的扩散现象和机制.采用快速凝固的方法制备出了Al-Cu合金的薄带,用差热分析法(DTA)测量了钎料熔点.根据熔点利用真空钎焊用Al-Cu钎料焊接纯铝,然后使用扫描电镜和能谱分析仪分析了焊缝的显微组织,对Cu元素的扩散现象进行观察,并分析了Cu的扩散行为.实验结果表明,由于快冷钎料组织均匀,表面能高,因此熔点比普通钎料低,且熔化区间窄.随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Cu的扩散效果越来越好;在同一温度下钎焊时,快冷钎料中Cu的扩散能力明显强于普通钎料.     

激光快速凝固法制备BaTi4O9微波介质陶瓷

采用激光快速凝固(LRS)法,制备四钛酸钡(BT4,BaTi4O9)微波介质陶瓷,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析晶相构成及显微组织,使用精密阻抗分析仪测试介电性能。结果表明,LRS制备BT4呈层片状结构,具有较高的致密度(相对密度99.6%),其晶粒沿c轴方向(平行于激光入射方向)择优生长,c轴方向择优取向度为0.46。在1 MHz下,介电常数为85,介电损耗为0.083,介电常数温度系数为1.96×10-4。由于在LRS过程中熔体产生极大的温度梯度,因而形成织构化的BT4,介电常数显著提高。     

易切削钢9SMn28凝固过程的CAFE法模拟

为了耦合缩孔和疏松模拟凝固过程三维微观组织,对元胞自动机--有限元(CAFE)法的物理本质和数值计算方法进行了分析,采用CAFE法对易切削钢9SMn28铸件进行了凝固过程、缩孔和疏松及三维微观组织的模拟.模拟结果表明:在空冷条件下,铸件表层的凝固是在连续降温过程中进行的,内部是先等温凝固,后降温凝固;缩孔和疏松模拟结果与实际铸件的基本相符;实现了9SMn28合金三维微观组织的模拟,模拟结果与实验吻合较好.     

高<111>取向Tb0.3Dy0.7Fe1.9合金的制备

巨磁致伸缩材料Tb0.3Dy0.7Fe1.9沿易磁化轴《111》取向有着远优于其他取向的性能,探索制备该合金沿《111》取向的方法将提高这类稀土铁材料的应用价值.当材料在静磁场中凝固时,尽管Tb0.3Dy0.7Fe1.9的熔点远高于材料的铁磁相变Curie点,理论上这种高熔点的铁磁类材料在不是很强的静磁场作用下有实现易轴取向生长的可能性.在Tb0.3Dy0.7Fe1.9的凝固实验中,施加1T的静磁场,材料在慢凝的过程中获得了平行于磁场方向的高《111》取向.实验结果证实了理论分析,这一方法也应适用于其他高熔点铁磁性材料.     

CSP结晶器内钢液流动及凝固的数值模拟

应用数值模拟方法,建立CSP漏斗型结晶器内钢液流动及凝固传热耦合模型。针对结晶器内铸坯角部受到强冷的特点,对结晶器内热流密度采用修正方程进行计算,分析热流密度修正系数对铸坯凝固坯壳表面温度计算精度的影响。通过比较不同拉坯速率下结晶器内钢液凝固的特点,研究凝固坯壳对结晶器内钢液流动行为的影响。结果表明,采用热流密度修正系数后,铸坯凝固坯壳角部温度的计算值与实际情况更相符;提高拉坯速率可使铸坯凝固坯壳厚度减小;拉坯速率较大时凝固坯壳厚度随铸坯距弯月面距离的增大基本呈线性增长,拉坯速率为3m/min时,凝固坯壳在生长过程中厚度的增长有短暂的停滞现象;凝固坯壳对钢液流动的影响较大,主要是由钢液有效流动区域减少及两相区额外动量阻损造成的。     

基于Anycasting铸造模拟技术的DA5排气歧管产品研制

对铸件充型凝固过程数值模拟是提高铸件质量和铸造生产经济效益的重要途径之一．在DA5排气歧管新品研制开发基础上,以模拟仿真软件Anycasting为工具,在DA5排气歧管模具设计初期,对不同浇注系统进行了铸件充型过程三维数值模拟,为浇注系统设计方案选择提供依据．同时通过高级缺陷分析,对缩孔缺陷进行了预测,为DA5排气歧管工艺方案改进提供了方向,缩短了DA5排气歧管新品研制周期．     

冷却速度对Waspaloy合金凝固过程中偏析和液体密度的影响

通过不同冷速下的重熔凝固实验,利用扫描电镜和能谱仪系统研究了冷速变化对Waspaloy合金凝固过程偏析行为和液体密度的影响.结果表明:随着冷速的增大,Waspaloy合金中元素的偏析会减小,凝固过程中偏析最严重的是富集于枝晶间的正偏析元素Ti;元素偏析导致剩余液体的密度发生变化,而且液体密度基本上呈现反转趋势,当凝固温度到1300℃时,出现最大的密度反转.     

铝合金轮圈压铸充型凝固过程模拟分析

针对铝合金的压铸工艺特点和充型凝固过程的不透明性,采用华铸CAE软件对铸件进行模流分析,预测铝合金轮圈压铸缺陷位置,优化模具结构设计.模拟结果显示,采用双流道充型平稳,温度场分布均匀,具有较少的气体夹杂和冷隔等倾向,压铸件整体质量较高.