U-2Nb合金铸造晶粒度的计算机模拟

利用ProCast和CalcoSoft 3D软件中的CA FE模块 ,采用元胞自动机 有限元方法 ,对U 2Nb合金以约 5 0℃ /min冷却速度铸造的 (10 7mm/77mm)× 80mm管形铸件作为算例 ,对该铸件的微观组织和晶粒度进行模拟计算。结果表明 :U 2Nb合金的凝固微观组织的晶粒度变化规律 ,在铸件的同一高度上 ,内层晶粒半径 <外层晶粒半径 <中间层晶粒半径 ;按从上到下的顺序 ,晶粒半径逐渐减小 ;用金相方法实测了U 2Nb合金铸件在各个高度位置之中间层的凝固微观组织晶粒尺寸 ,实测值约为模拟计算值的 5 0 %,但是二者晶粒度的变化趋势是一致的 ,模拟结果达到了定性或半定量的水平     

激光表面熔凝处理对U-2Nb合金抗腐蚀性能的影响

利用波长1．06μm的激光对U-2Nb合金进行了表面熔化处理。结果表明；U-2Nb合金激光熔化层的显微硬度（HV）由处理前的2900MPa提高到3300MPa；合金基材为双相（α＋γ）珠光体，经激光处理后变成马氏体（α′），激光处理能细化显微组织，使Nb元素实现均匀分布。阳极极化试验与质量法腐蚀试验表明：激光处理能明显提高合金的抗腐蚀能力，在FeCl3·6H2O溶液中激光处理后合金的失重仅为处理前的1／5。     

铸件凝固过程组织计算机模拟研究动态

介绍了铸件凝固组织模拟的3种方法，并对利用各种数值方法所取得的计算机模拟结果进行了评述，重点介绍了各模型的形核和生长的数学模型，同时也分析了这些数学模型所存在的问题，展望了铸件凝固组织模拟的发展方向。     

铸造Al-Si-Mg合金凝固过程热裂纹的计算机模拟

对铸造Al-Si-Mg合金凝固过程热裂纹的产生进行了计算机模拟与实验验证。结果表明,在相同的浇注温度下,适当提高铸型的预热温度可以一定程度上抑制热裂纹的形成。在相同的铸型预热温度下,提高浇注温度可以在一定程度减小热裂纹形成倾向。通过计算机模拟得到的Al-Si-Mg合金凝固过程热裂纹的产生位置和热裂纹形成倾向与实验结果保持了良好的一致性。     

铸造Al-Si合金凝固过程的计算机模拟

基于有限元和元胞自动机法相结合的耦合CA-FE模型,以汽车工业常用的铸造Al-10Si为研究对象,研究了铸模材质、铸模厚度和形核参数对合金凝固组织的影响。结果表明,使用冷却能力更强的铸模或者增大铸模厚度都可以使凝固组织中柱状晶比例增大,当使用冷却能力差的硅砂模时,凝固组织中全为等轴晶组织。     

连续凝固偏金合金薄带凝固组织进化过程模拟

分析了偏晶合金薄带垂直连续凝固过程。发展了描述该条件下偏晶合金凝固组织演变的数学模型。将计算的温度场和浓度场与凝固组织演变的控制方程相耦合，模拟了Al-5Pb(质量分数.%)合金的凝固过程。结果表明，在固／液界面前存在一过冷区，弥散相液滴在此区间内形核。这些液滴在移向凝固界面的过程中进行扩散长大。随着凝固速度的提高。形核率升高。弥散相液滴的数量密度增大，平均半径减小。     

存贮湿度对U-2%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2％Nb合金在不同湿度及水浸环境中长期存放后,拉伸性能及表面成分的变化行为.结果表明:在10％湿度环境贮存5年的试样,其拉伸性能和同批未贮存试样性能相比没有发生明显的变化,试样拉伸断口具有韧性断裂特征.在100％湿度及水浸环境中存放的试样,试样拉伸强度有所下降,其中塑性下降尤为明显,试样拉伸断口具有明显的脆断特征.拉曼分析表明,存放在较干燥环境中的试样,表面主要成分是UO2,在100％湿度及水浸环境中存放的试样,表面的主要成分是U3O8及其它UO2+x氧化物.     

温度对U-5.7Nb合金动态压缩力学性能影响研究

利用Hopkinson杆装置开展了–100~400℃较宽温度范围下U-5.7Nb合金的动态压缩变形行为研究,结果表明:U-5.7Nb合金的压缩性能对温度和应变率较为敏感。随实验温度升高,屈服应力迅速下降,下降速率约为2 MPa/℃,而加工硬化行为基本不变,当温度升高至200℃以上时,静动态应力~应变曲线形态由"双屈服"转变为"单屈服";随应变率提高,屈服应力及去孪生引起的硬化模量均明显增大。最后,结合金相分析结果讨论了400℃时静动态力学曲线分歧的来源。     

冷旋U-6.5Nb合金再结晶晶粒长大的实验研究

采用冷旋加工-退火工艺细化U-6.5Nb合金晶粒组织,研究旋压变形率、退火温度及退火时间对再结晶后晶粒组织的影响。结果表明,在研究范围内,旋压变形率对晶粒尺寸没有显著影响,随退火温度的升高和退火时间的延长,晶粒尺寸不断长大。在700, 800和900 ℃保温过程中的晶粒长大指数分别为0.47, 0.31和0.34,晶粒长大激活能为100.4 kJ/mol, 表明U-6.5Nb合金的晶粒长大受Nb原子的扩散控制     

氢蚀对U-2.5Nb合金力学性能的影响

通过温度和压力变化精确控制U-2.5%Nb合金氢腐蚀的氢消耗量,利用万能拉伸试验机测试不同程度氢腐蚀对U-2.5Nb合金力学性能的影响,用金相和SEM表征该合金氢腐蚀的形貌和断面形貌。结果表明,材料的延伸率和断面收缩率在氢蚀后下降明显,抗拉强度随着腐蚀程度的增加略有下降。根据腐蚀形貌和断面形貌讨论了氢点蚀影响材料力学性能的机制,即氢点蚀引起的蚀坑和微裂纹是造成力学性能下降的主要原因     

U-5.7Nb合金低温时效与XRD研究

对U-5.7Nb合金试样进行了190℃人工等温时效,时效时间从1h到16h。对比并讨论了X射线衍射数据,给出了由于时效诱导的结构变化,包括晶格参数、晶格应变及Nb在基体中的残留量。结果表明,190℃下时效2h,U-5.7Nb合金内部出现了调幅分解,随着时效时间延长,观察到γ0相生成。     

U-5.7Nb合金绝热剪切带微观组织结构特征

利用SHPB实验装置对U-5.7Nb合金帽型样品在室温下进行动态加载,获得U-5.7Nb合金绝热剪切带,采用激光共聚焦、SEM、纳米压痕以及TEM等测试方法开展了U-5.7Nb合金绝热剪切带内组织结构的研究。U-5.7Nb合金绝热剪切带宽约40μm,且呈现蚀刻"暗带";剪切带内微裂纹的萌生和扩展导致带内"破碎"等轴晶特征组织的出现;剪切带核心区域出现取向高度异性的纳米"晶畴"。剪切带内特殊的组织结构变化导致剪切带硬度与弹性模量的不同变化趋势。     

Directional Solidification of TiAl-Based Alloys: Determination of the Primary Phase in Ti-50Al-5Nb Alloy

根据TiAl基合金片层组织的准三维金相形态准确地判断出其初生相类型。结果表明,具有不同片层取向的晶粒在Ti-50Al-5Nb合金定向凝固过程中其初生相均为β相。     

U-5.7Nb合金动载下绝热剪切带的形成及其演化机制

研究了U-5.7Nb合金在应变速率为8000s~(-1)下绝热剪切带的形成及其演化机制。通过控制应变速率,采用应变限位环的方法实现了U-5.7Nb合金在不同应变下的动态变形。结果表明:随着应变的增加,U-5.7Nb合金动载下会形成两种类型的绝热剪切带:形变带和转变带。形变带形成所需的临界应变值接近于0.33,而转变带形成所需的临界应变值接近于0.39。显微组织观察表明形变带内部由严重拉长的畸变组织组成,而转变带内部主要由细小等轴的晶粒组成。基于不同应变下绝热剪切带的表征,预测了U-5.7Nb合金动载下塑性变形及其断裂过程。     

铝合金局部加压凝固及流动数值模拟的研究

局部加压方法是压铸中用于消除铸件厚壁处缩孔缺陷的一种新工艺.本研究通过实验模型测量了不同加压条件下铸件的冷却曲线,分析了局部加压引起的凝固变化.考虑局部加压引起的补缩流动,通过适时修改网格文件、初始和边界条件的方法,模拟了局部加压过程中铝合金的凝固及流动变化,并与实验结果进行了对比,二者基本吻合.