对流作用下枝晶生长行为的数值模拟

应用一个二维的改进元胞自动机(modified cellular automaton, MCA)－传输耦合模型, 对流场作用下枝晶的非对称生长行为进行了模拟研究. 模型采用MCA技术模拟枝晶的生长, 同时采用一个传输模型对流场和由对流和扩散所控制的质量传输进行数值求解. MCA考虑了热过冷、成分过冷和曲率过冷对枝晶生长的作用, 也考虑了枝晶的择优生长方向和凝固过程中的溶质再分配. 在传输模型中, 采用SIMPLE算法求解动量和质量传输的控制方程. 应用该模型模拟研究了Al-3% Cu(质量分数)合金中单枝晶和多枝晶在不同流动方向的流体作用下的生长规律. 模拟结果表明, 金属液对流对枝晶的生长形貌产生重要的影响.     

Zn—20%Al合金的半固态压缩形变特性研究

研究了温度和应变速率对常规铸造和部分凝固铸造Ｚｎ－２０％Ａｌ金合的半固态压缩形变的影响规律。试验温度和应变速率范围分别为３８０～４３０℃和２．１×１０＾－１×１０＾－４Ｓ＾－１。试验结果表明，金属在半固态时的形变抗力比固态时大幅度降低；部分凝固铸造合金的形变能力优于常规铸造合金；在高温（４３０℃）、低应变速率（８，．４×１０＾－４Ｓ＾－１）条件下，常规铸造合金也能获得较好的极限塑性和低的变形抗力…     

强制对流作用下溶质枝晶生长的CA-LBM模拟

应用一个二维的元胞自动机(cellular automata, CA)-格子玻尔兹曼方法 (lattice Boltzmann method, LBM) 耦合模型,对合金等温凝固过程中溶质枝晶在强制对流作用下的生长规律进行了模拟研究.该耦合模型采用CA方法模拟枝晶生长,同时采用基于分子动理论的LBM模拟枝晶生长过程中的流场和浓度场.应用该模型模拟分析了过冷度和成分等因素对Al-Cu合金在纯扩散和对流作用下单枝晶的生长规律的影响.结果表明,在纯扩散条件下,模拟的枝晶稳态生长尖端速度、半径、Peclet数和过冷度的关系与Lipton-Glicksman-Kurz (LGK)模型的预测结果吻合良好.对流作用下枝晶的生长形貌呈现出了不对称性,枝晶的生长在上游方向得到促进,而在下游方向受到抑制.合金成分和初始过冷度等因素会对枝晶形貌和生长动力学产生影响.     

金属凝固显微组织的计算机模拟

应用计算机数值模拟技术研究金属凝固显微组织的形成规律是材料科学发展的重要前沿领域之一。文章对该领域的最新研究进展作了简要评述；重点介绍了作者发展的一个改进的MCA(modified cellular automaton)模型的特点以及应用该模型在合金凝固组织 数值模拟方面的一些主要工作。     

真空铝热还原法制备金属锶的反应机理

为提高锶还原率,研究了真空铝热还原法制备金属锶的反应机理.对锶还原率和渣相间关系进行了理论分析;对实际锶还原率进行了计量;并对实际渣相进行了XRD定量分析.理论分析认为,锶还原率越高,则渣相中SrO.A l2O3相数量越多.实验结果表明:制备的金属Sr纯度可达99.5%以上;实际渣相中SrO.A l2O3相质量分数大大高于理论值;且实际锶还原率越低,渣相中SrO.A l2O3相质量分数反而越高.分析认为,原料A l粉被氧化后生成A l2O3,会大量消耗原料SrO,生成SrO.A l2O3相.尽量减少原料A l粉被氧化,是保证高锶还原率的关键.     

ZA12颗粒组织的形成及枝晶形态的演变

首次采用将添加某种微量元素的ＺＡ１２常规铸锭重新加热到半固态进行等温处理，获得了理想的初生相为颗粒状的组织。研究了等热温度和等温时间对初生相形态演变的影响。测定和分析了半固态等温处理后组织中Ｚｎ、Ａｌ元素的分布以及初生相内共析组织形态的演变。