Modeling of Cell/Dendrite Transition During Directional Solidification of Ti-AI Alloy Using Cellular Automaton Method

Solute diffusion controlled solidification model was used to simulate the initial stage cellular to dendrite transition of Ti44Al alloys during directional solidification at different velocities. The simulation results show that during this process, a mixed structure composed of cells and dendrites was observed, where secondary dendrites are absent at facing surface with parallel closely spaced dendrites, which agrees with the previous experimental observation. The dendrite spacings are larger than cellular spacings at a given rate, and the columnar grain spacing sharply increases to a maximum as solidification advance to coexistence zone. In addition, simulation also revealed that decreasing the numbers of the seed causes the trend of unstable dendrite transition to increase. Finally, the main influence factors affecting cell/dendrite transition were analyzed, which could be the change of growth rates resulting in slight fluctuations of liquid composition occurred at growth front. The simulation results are in reasonable agreement with the results of previous theoretical models and experimental observation at low cooling rates.     

连铸板坯宏观偏析特性

应用金属原位分析仪,对铸坯的成分偏析状况进行了分析.铸坯试样为120 mm中等厚度连铸坯.分析结果发现:铸坯中心偏析成岛状出现在中心线附近,且彼此孤立,中心成分起伏波动大,最大偏析一般在中心位置;正偏析元素(k＜1)在整个中心等轴枝晶区域内含量均比较高(即偏析值较大);柱状晶组织向等轴状晶的过渡区为严重偏析的高发区域.     

EFFECT OF AUSTENITIC DENDRITES ON MECHANICAL PROPERTIES OF DUCTILE IRON

Impact toughness of ductile nodular cast iron loaded perpendicular to the austeniticdendrites is found to be 43% higher than that parallel to ones.Yet tensile strength andelongation of the former are 23% and 30% lower than the later respectively.It is belivedthat the dendritic segregation may cause such differences.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带的铸态组织特征研究

通过双辊薄带连铸试验和组织成分分析,对1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带的铸态组织特征进行了研究。结果表明：1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带的铸态组织和传统薄板坯没有本质区别,但薄带坯组织较为细密,柱状晶区呈不严格的对称分布;一次枝晶和二次枝晶间距小,并且均随离薄带表面距离的增加而增大;柱状枝晶的生长比较紊乱,没有严格的方向性;在薄带厚度方向上元素铬和镍没有明显的成分偏析。     

In situ observation of lithium dendrite on the electrode in a lithium-ion battery

锂离子电池尽管已成为便携式电子设备的主流电源,也是电动汽车、混合动力汽车等电源的主要选择之一,但依然存在使用过程中因形成锂枝晶而发生内短路的安全隐患。本文设计了一个宏微观实验研究商业用锂离子电池电极材料的充放电循环性能。在常温小电流充放电条件下,实时原位地观测锂枝晶的产生、生长、消融以及死锂残留等过程。实验结果揭示了锂枝晶不仅仅只是大电流过充或低温充电状态下的产物,常温常态小电流充电条件下依然能够生成锂枝晶。实验发现：锂枝晶出现在充电后期,随后直线伸长,尖端区域形貌保持不变;放电时,锂枝晶逐渐消融,尖端区域形貌依然不变,放电结束后电极上有死锂残留。     

三维枝晶生长数值模拟及实验验证(英文)

建立了用于模拟立方晶系合金三维枝晶生长的改进元胞自动机模型。该模型将枝晶尖端生长速率、界面曲率和界面能各向异性的二维方程扩展到三维直角坐标系,从而能够描述三维枝晶生长形貌演化。应用本模型模拟在确定温度梯度和抽拉速度条件下三维柱状晶生长过程的一次臂间距调整机制和不同择优取向柱状晶之间的竞争生长。使用NH4Cl?H2O透明合金进行凝固实验,模拟结果和实验结果吻合较好。     

Al-35%La合金定向凝固组织的形成机理及力学性能

研究了Al-35%La合金定向凝固组织的形貌特征、形成条件及其力学性能。结果表明:在定向凝固Al-35%La合金试样中,枝晶是成分沿其主干方向呈周期变化的双相组织。各定向凝固试样的力学性能测试发现:压缩性能较好,硬度值较高。分析了Al-35%La合金周期性双相枝晶的形成条件,说明一定强度的对流在枝晶形核与长大中起到促进溶质交换,带走结晶潜热的作用。由此认为,一定强度的对流促进了Al-35%La合金液中两相的交替形核和生长,最终在合金中形成周期性双相枝晶组织。     

基于CAFE模拟双辊连铸纯铝凝固微观组织

鉴于双辊薄带连铸等轴晶区半固态铸轧组织对产品性能的重要性,基于热传输、流动传输、溶质传输等基本传输过程以及晶粒生长物理过程,建立了双辊连续铸轧纯铝凝固过程的宏观温度场、浓度场、微观组织及枝晶形貌演化的三维数学模型.采用CA-FE法对双辊连续铸轧纯铝在水冷钢辊连续铸轧中的凝固过程进行了模拟,采用光学显微镜研究了铸轧工艺参数对凝固组织的影响.数值模拟结果表明,所建立的数学模型能够合理描述晶粒沿任意角度生长的过程,温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理.模拟结果与实验结果基本吻合,检验了模型的正确性.