镁合金熔体中超声传播的数值模拟

根据声波的折反射原理,分析和讨论了超声在变幅杆与镁合金熔体界面间的传播情况.在此基础上,分别采用积分法和有限元法对镁合金熔体中超声传播情况进行了数值模拟,由此给出了超声在镁合金熔体中的声压及声强特征量的分布.并且探讨了超声功率及频率对镁合金熔体中声压分布的影响.结果表明,不同的超声频率对应着不同的声压分布,而超声功率对于声压分布的影响则相对较小.     

Ti60合金VAR熔炼过程熔体流动与宏观偏析的数值模拟研究

真空自耗电弧熔炼 (Vacuum arc Remelting,VAR) 是生产钛合金铸锭最常用的方式之一,但由于其熔炼过程温度高且不透明,通过实验研究其熔炼过程中流体流动行为和宏观偏析存在困难。基于此,本工作以Ti60高温钛合金为例,通过数值模拟方法对VAR熔炼过程展开研究,同时探讨了熔炼电流和磁场搅拌强度对流体流动行为和宏观偏析的影响。结果表明,VAR熔炼钛合金时,熔池形状由“扁平状”逐渐向“V形”转变;凝固结束后铸锭锭底和边部Zr元素含量低,中心和冒口含量高。熔炼电流产生的洛伦兹力使熔体沿逆时针流动,且熔炼电流越大,熔体流动更剧烈;同时也导致铸锭中心和冒口处出现更为严重的宏观偏析。搅拌磁场产生的洛伦兹力作用于整个熔池,不仅促进了熔池上部熔体的流动,也有利于熔池下部熔体的流动;当无搅拌磁场和搅拌磁场较大时,都会导致Zr元素在铸锭中产生较为严重的宏观偏析。为有效控制VAR熔炼钛合金时宏观偏析缺陷的产生,应采取小熔炼电流和合适的搅拌强度。     

基于Moldflow的汽车保险杠浇注系统优化设计

以某汽车保险杠成型为例,用Moldflow软件模拟2种不同方案下塑件的注射成型过程,对比分析熔体流动填充状况、型腔注射压力分布、熔体流动前沿温度分布与塑件可能产生熔接痕、气穴、翘曲变形等模拟结果,找出了其中的较优方案,并用于指导生产,获得了高质量的塑件。     

超声及电磁场对铝合金熔体影响的数值模拟及试验研究

针对铝合金熔体的超声及电磁搅拌处理过程,创建了超声场、电磁场、流场和温度场的数学模型,并采用COMSOL Multiphysics软件求解模型,得到了超声场、电磁场和超声/电磁复合场对铝合金熔体内流场和温度场的分布规律,并通过试验对模拟结果进行了验证。结果表明,增加超声功率使得声压幅值和流场的流动速率均随之增加,同时会使熔体的温度梯度逐渐减小;施加电磁场后产生的电磁搅拌改变了熔体的流动方向且使熔体的流动速率显著增大,这对熔体的温度分布产生了较大影响;在超声和电磁复合场下,电磁场比超声场对熔体流场和温度场的影响更大,且占主导地位。数值模拟结果和试验结果符合较好。     

微结构注塑熔体流动粘度特性与影响因素

以Cross-WLF模型为基础,应用微结构注塑流动条件对宏观熔体流动行为的粘度模型进行拟合与修正,得出微结构注塑熔体流动行为的粘度模型;采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行微结构成型微流体流动特性试验验证,表明模具温度对微通道熔体流动特性影响最大。当模具温度升到120℃时,冷凝层消失,熔体的流动不再受模具温度的影响;当微通道表面粗糙度峰谷尺寸与微通道尺寸的比值达到0.030时,微通道几乎被冷凝层堵死;当熔体表面张力接触角θ<90°时,表面张力对微流体流动的阻力随θ的减小而减小。采用变模温注塑技术,能够克服上述不利因素的影响。     

熔体处理温度对自孕育法制备AZ61半固态浆料的影响

采用自孕育法制备AZ61变形镁合金半固态浆料,研究了熔体处理温度对制备AZ61变形镁合金半固态浆料的影响。结果表明,自孕育铸造法制备AZ61半固态浆料在液相线以下凝固成形,可以获得近球状的初生相。适宜的熔体处理温度为700℃,对应的平均晶粒尺寸为39.8μm。熔体处理温度过低时,组织中的树枝晶减少的同时细小的近球状晶增多,但是其晶粒尺寸大小分布不均匀。熔体处理温度过高时,组织中树枝晶增多,晶粒平均尺寸显著变大。     

结晶初期熔体流动对半固态合金粒状初晶形成的作用

采用控制熔体结晶法制得颗粒状组织半固态ZL101合金,研究了结晶初期熔体流动对粒状初晶形成的作用。结果表明：粒状晶的形成除受浇铸温度影响外,还与熔体充型方式有关,常用的上铸充型可使初生α相粒化,而充型平稳的底铸所得组织仍以树枝晶为主,680℃浇铸后自然凝固组织为树枝状;相同条件下,在液相线温度附近对熔体施以极短时的搅动,便得到粒关α组织,数值模拟揭示了熔体充型及结晶初期温度和流速的变化。液相线温度附近的熔体流动是粒状晶形成的关键。     

TiC，TiB2／铝熔体界面过渡区的研究

研究了TiC，TiB2两种钛化物在纯铝熔体中的行为及其对熔体粘度的影响规律。720℃时的测量数据表明，以Al-5Ti-1B和Al-3Ti-0．15C形式加入微量TiB2或TiC的铝熔体，其粘度增加30％左右；分析了熔体粘度突变的原因，并提出了钛化物／铝熔体界面过渡区的假设。上述熔体经一段时间的保温后，出现了随熔体温度降低而粘度降低的异常变化，从钛化物／铝熔体界面过渡区的形成和整体的沉淀得到了合理的解释。固态条件下钛化物粒子周围存在Ti浓度的梯度分布也间接证实了熔体条件下钛化物／铝熔体界面过渡区的存在。     

基于三维粘弹性罚函数有限元分析的塑料异型材挤出口模设计

以Y形截面异型材挤出为研究对象,采用PTT粘弹本构模型和罚函数有限元法,对塑料熔体在挤出口模内的三维粘弹性等温流动进行了数值模拟。通过分析数值模拟得到的流速分布,修正了挤出口模的初始设计,并依据流率平衡原则来确定成型区各部分的长度。研究还表明:对于异型材挤出口模设计,不能把口模截面视作若干规则形状截面的简单几何组合,必须把其当成一个整体来对待;过渡区不仅影响成型区的流动,而且对稳流区的流动也有不可忽视的影响,设计时应对过渡区给予足够的重视。提出的异型材挤出口模设计方法可以容易地推广到更复杂截面异型材挤出口模设计中。     

TiB2／Al复合材料熔体的表观粘度

采用旋转柱体法研究了TiB2颗粒增强铝基复合材料熔体的表观粘度随温度的变化.结果表明,由于温度升高和转子的搅拌,陶瓷颗粒的分布变得均匀,熔体粘度在750～780 ℃时产生第一次不连续变化;之后颗粒沉降开始,熔体粘度在780～830 ℃温度段内开始逐渐增大.     

铜闪速炉沉淀池渣中锍液滴沉降机理及其影响因素

通过分析沉淀池内锍液滴的沉降机理,导出了渣中最大锍液滴直径的计算公式。根据闪速炉的实际生产条件,计算出渣中最大锍液滴直径的理论值为0.063 mm,并用矿相显微镜对沉淀池出口处的渣样进行了观察,渣中最大锍颗粒粒径为0.06 mm,两者结果一致。由此证明了沉降机理分析的正确性。在此基础上,进一步分析渣中锍夹带损失影响因素。结果表明:增大熔体中离散态分布的锍液滴直径是降低渣中铜夹带损失的重要措施;其次是升高渣温度有助于渣中锍的沉降;减小渣层厚度等措施对降低渣中铜夹带损失作用不大。     

Numerical analysis on fluid flow and heat transfer in the smelting furnace of mitsubishi process for Cu refining

To understand complex behavior in the smelting furnace of Mitsubishi continuous process for copper refining, comprehensive 3-D numerical simulation and field experiment were performed. The numerical simulation results showed that strong and complex velocity fields of gas, matte and slag were generated in the furnace and large amounts of matte and slag were splashed into the gas area. Temperature measurements at the lance during field operation revealed that wide range of temperature variation appeared depending on the injection condition of concentrates. Numerical simulation results provided good agreements with experiments results and showed that the chemical reaction induces temperature increase during gas injection period. On the other hand, lance temperature is decreasing because of cold concentrates during gas and particles injection period. From the FFT analysis results, the fluctuations of matte and slag volume fraction near the lance induce temperature fluctuations of the lance. Through these experimental and simulation results, it was revealed that the lances in the smelting furnace were exposed to severe conditions such as high temperature, repeated large temperature change and cyclic change of large temperature gradient across the thickness.     

电饼铛发热盘渣孔缺陷的控制

通过目测铸件产生的缺陷与渣孔的理论特征对比,确认了电饼铛发热盘的缺陷为渣孔.结合现场实际操作并逐一分析,确定了产生的原因,采取了控制措施,消除了缺陷.结果表明:充分精炼、变质处理和挡渣浇注是消除离心铸造铸铝件渣孔的根本措施.     

EFFECTS OF TEMPERATURE ON DISTRIBUTION BEHAVIORS OF MINOR ELEMENTS IN COPPER FLASH SMELTING──COMPUTER SIMULATION

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厚实工作台的铸造工艺

对厚大工作台铸件表面结疤和石墨孔洞缺陷的原因进行了分析，并采取相应措施：采用过滤网挡渣，确保造型、刷涂料、浇注之间有充分的时间间隔，控制涂料的配制和涂刷，控制铁液成分，采用冷铁等，使铸件达到质量要求。     

U形提手气辅注射成型分析与优化

气辅注射成型参数设置不合理会造成吹穿、气指、缩水、穿透不足等各种成型缺陷.利用Moldflow软件采用正交实验法对提手GAIM的主要工艺参数:熔体温度、注射时间,熔体体积、气体延迟时间、气体注射时间,及压力进行模拟分析,在对每次实验结果进行分析基础上,对成型参数进行进一步优化.采用优化工艺,气体贯通整个提手,产品质量减...     

多流中间包流场模拟研究及优化

为了减少多流中间包的卷渣概率、提高对夹杂物的去除能力,采用物理模拟及数值模拟的方法对某钢厂六流中间包内部流场特性进行分析和优化。研究表明,导流孔仰角对中间包内流场及温度场有较大影响。改进后的挡墙使用25°仰角导流孔使各流最大温差由5.2 ℃降至2.4 ℃。较小的导流孔仰角对夹杂物去除有利,25°的仰角各流均匀性较好。提高挡坝高度亦有利于夹杂物上浮,推荐的挡坝高度为650 mm。另外建议现场浇注高度保持在100 mm以上以消除卷渣现象的不利影响。     

INTERFACIAL TENSION BETWEEN SLAG AND COPPER MATTE

The interfacial tension between FeO-CaO-SiO_2-MgO system slag and Cu-Fe-S systemmatte was determinated by the X-ray radiograph sessile drop method.The effects ofFeO/SiO_2 ratio in the slag,contents of CaO,FeO,ZnO and CaF_2 in the slag on interracialtension and the relation of inter facial tension with the grade of matte and temperature havebeen studied.The floatation coefficient and film coefficient of slag-matte system has beencalculated and the mechanism of the transition of iron and oxygen from slag to matte has alsobeen discussed.     

Thermodynamic Assessment of Slag–Matte–Metal Equilibria in the Cu-Fe-O-S-Si System

Equilibria among the slag, matte and metal phases in the Cu-Fe-O-S-Si system are critically assessed using thermodynamic modeling. The relationships among matte grade, temperature, partial pressure of SO₂, Fe/SiO₂ in the slag, and the copper concentration in the slag are described by the model, as well as the concentrations of other elements in all phases. A thermodynamic database is created, which can be used for understanding and improving the pyrometallurgical production of copper. An extensive experimental dataset includes the most recent results obtained by the equilibration/quenching/EPMA analysis technique. These data allow to distinguish the physical entrainment of the matte and solid phases in the slag from chemical solubility. As a result, it is possible to describe the copper solubility in the slag with high accuracy and establish the relationship between copper and sulfur in the slag. The thermodynamic database of the present study is consistent with previously reported thermodynamic evaluations of binary, ternary and quaternary subsystems. The slag phase is modeled using the two-sublattice modified quasichemical model in the quadruplet approximation. The matte and metal liquid phases are modeled as one solution using the single-sublattice modified quasichemical model in the pair approximation.     

用分子动力学方法研究稀土金属氯化物熔体的结构

用分子动力学方法计算了LaCl3,GdCl3和YCl3熔体的结构 ,报导了偏径向分布函数、配位数和键角分布等结构信息。计算结果表明在熔盐中存在正八面体结构的MCl3- 6 离子 ,也反映了原子半径大小和温度对稀土金属氯化物结构的影响