连铸坯截面尺寸对流动、凝固及溶质分布的影响

采用方坯连铸过程三维紊流、凝固传热及溶质传输的耦合模型,在其他模拟条件相同的情况下,研究铸坯截面尺寸对连铸过程的影响·结果表明,截面尺寸大者,入流速度大,更深浸入铸坯内部,带动较多钢液随之流动,在结晶器上部的紊流程度较高·对于FeC二元合金,由温度和溶质浓度共同决定了凝固坯壳的分布·小截面尺寸铸坯,溶质在各截面上偏析更为严重·其凝固坯壳也较薄,为防止拉漏,应采用长结晶器     

外加电磁场对半连续铸造7075铝合金宏观偏析规律的影响

研究了外加电磁场在直径200mm7075铝合金圆锭半连续铸造过程中对合金元素宏观偏析规律的影响·分别在100～600A和10～100Hz范围内调节感应线圈中交变电流的强度和频率,通过电磁铸造工艺制得7075铝合金圆锭·采用化学分析的方法测定合金元素沿铸锭半径方向的分布情况·结果表明,采用电磁铸造工艺能够有效抑制宏观偏析;在保持线圈电流强度不变的情况下,电磁场频率的改变显著地影响了合金元素的分布情况,其中频率为30Hz时消除宏观偏析的效果最佳·     

不同磁场条件对双流铸造7075铝合金组织的影响

成功研制了双流低频电磁半连续铸造铝合金的设备,使用该设备实现7075铝合金连续稳定的铸造,为工业实现多流低频电磁半连续铸造提供实验基础.利用此铸造设备,对比研究双流铸造中不同磁场条件对7075铝合金组织的影响.研究发现:相邻线圈电流方向相反时铸锭宏观组织略微好于线圈电流方向相同时;随着电流强度的增大,晶粒逐渐得到细化,当电流强度大于160 A后,磁场作用基本达到最佳效果;励磁电流频率小于等于10 Hz或者大于等于30 Hz均无法改善合金组织,当励磁电流频率为20 Hz的时候,铸锭晶粒相对细小,分布均匀,且宏观偏析得到了显著抑制.     

熔体超声处理对7050铝合金铸锭宏观偏析的影响

采用SPECTRO-MAXx立式直读光谱仪和Leica金相显微镜,研究超声外场下7050铝合金半连续铸锭中微观组织的演变规律及溶质元素Zn,Mg和Cu的宏观偏析行为。研究结果表明:熔体超声处理后的铸锭组织变得细小,混晶减少,溶质元素的宏观偏析程度得到弱化,且随着超声功率的增大,溶质元素分布更加均衡,在240 W超声功率作用下,Zn,Mg和Cu的偏析比由未加超声时的1.243,1.158和1.190分别降低为1.086,1.098和1.110;超声外场的引入使得液穴变浅,由铸锭收缩引起的溶质元素在枝晶间的横向流动作用减弱;晶粒的有效细化导致液固两相的相对运动速度减弱;溶质原子的扩散程度得到强化是超声弱化偏析的主要原因。     

高碳钢连铸坯凝固过程溶质宏观偏析的数值模型

采用FeC二元合金的紊流、凝固传热及溶质传输三维耦合模型,针对铸坯不同碳质量分数对凝固过程溶质分布的影响进行数值模拟,凝固过程以柱状晶生长方式进行,遵循局部热力学平衡·研究发现,与低碳钢相比,高碳钢的凝固坯壳较薄,等温曲线较为光滑,糊状区范围较大·碳质量分数较高的钢种,偏析较轻;而低碳钢,偏析较为严重     

低碳钢连续浇注过程的数值模拟

对铁-碳二元舍金二维轴对称的连续浇注过程采用混合流模型进行了数值分析，充分考虑了湍流、传热和溶质输运之间的耦合，湍流输运使用了一个修正的LAM-Bremhorst低雷诺数模型．采用控制容积的有限差分法进行求解．对计算结果作了分析讨论，仔细比较了各种参数对浇注过程，特别是对溶质分布的影响．     

垂直连铸凝固过程的数值模拟研究

采用基于Eulerian-Eulerian方法和合金凝固理论的液相-柱状晶-等轴晶三相凝固模型，对立式连铸工艺中结晶器内的凝固过程进行了研究.对比焓-多孔介质凝固模型，除热溶质浮升力导致的熔体流动，该三相凝固模型还考虑了柱状晶组织的生长、等轴晶组织的形成和演变以及游离等轴晶粒的沉浮，揭示了等轴晶沉降漂移作用对宏观溶质传输及凝固组织分布的影响.模拟结果显示铸坯中心处由等轴晶粒沉积形成的富等轴晶区存在溶质负偏析，紧邻该负偏析区域存在带状偏析区域.随着钢液过热度增加，等轴晶分布减少，中心处宏观偏析加重.     

超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响

在半连续铸造过程中施加超声,成功制备了Φ1250 mm 2219铝合金铸锭.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及直读光谱仪等仪器对铸锭的组织与成分分布进行检测与分析,探究超声对铸锭组织与偏析的内在作用机制.研究结果表明:超声振动引起的空化和声流效应能明显均匀组织结构,细化晶粒,尤其是心部晶粒细化率达到39.6%.超声促进铸锭晶间第二相呈枝丫状断续分布,晶内析出物点状弥散分布.同时,超声有效减小近表面负偏析,降低边部与心部之间的溶质浓度差异,弱化整个横截面的浓度波动,从而改善宏观偏析.     

低频磁场对水平连铸2024铝合金微观组织的影响

研究了低频电磁水平连铸铝合金铸锭与普通水平连续铸造铝合金铸锭的铸态组织和宏观偏析情况.采用低频电磁水平连续铸造技术和普通水平连续铸造技术生产了2024变形铝合金铸锭,铸锭规格为40 mm×200 mm扁锭.对两种铸造方法得到的铝合金铸锭分别取样进行光学显微组织分析,并分别在横截面上取样进行化学分析.实验结果表明,低频电磁场可以显著地改善铸锭的微观组织,使铸锭的微观组织得到明显细化;低频电磁场还可以减少Cu元素在横截面上的宏观偏析,使Cu元素在横截面上的分布更加均匀.     

二元合金凝固过程宏观偏析的数值研究

采用凝固的混合流模型对Pb-Sn二元合金的凝固过程进行了数值研究，求解完全耦合的动量、能量和组分的输运方程，讨论了液相质量分数的求解方法，比较了不同的固相扩散模型对溶质宏观偏析的影响．数值计算结果和实验结果进行了比较分析，对模型改进做了进一步的探讨．