强制对流作用下镁合金枝晶生长的相场法数值模拟

基于Wheeler等提出的纯扩散相场模型,针对hcp晶系镁合金建立耦合温度场、溶质场和流场的相场模型,研究强制对流作用下镁合金凝固过程中单枝晶和多枝晶的生长行为。结果表明:在流速为17.19m/s的垂直强制对流作用下,流体逆流侧3个方向的枝晶臂明显比流体顺流侧3个方向的枝晶臂生长得快,逆流方向枝晶臂的稳态生长速度比纯扩散时的增加78.0%,顺流方向枝晶臂的稳态生长速度比纯扩散时的减小53.7%;各枝晶的臂长存在很大差异,枝晶形貌的六重对称性被严重破坏;在多枝晶生长时,相向生长的枝晶互相影响并竞相生长,不同枝晶的枝晶臂彼此抑制,最终形成不对称的枝晶形貌。     

直流磁控溅射制备ZAO透明导电薄膜及性能研究

运用直流磁控溅射法,采用ZAO陶瓷靶材(Al2O3相对含量2%(质量分数)),结合正交实验表通过改变制备工艺中的基片温度、溅射功率、氧流量百分比等参数,在普通玻璃衬底上制备得到ZnO∶Al(ZAO)透明导电薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光分光光度计、四探针测试仪对样品的晶体结构、表面形貌、光电性能进行表征分析。通过正交分析法得出直流磁控溅射法制备ZAO薄膜的最佳组合工艺为基片温度200℃,溅射功率40W,氧流量百分比20%,退火温度400℃,获得薄膜样品最低方块电阻11Ω/□,薄膜具有最好的发光性能,适合作为薄膜太阳电池的透明导电电极。     

热处理对粉末热挤压法制备6061铝合金强度和塑性的影响

研究了单级固溶及峰值时效处理对粉末热挤压法制备6061铝合金显微组织及室温力学性能的影响,观察了合金挤压态、固溶态及时效处理后的显微组织,并对其力学性能进行了测试.结果表明:挤压态材料的晶粒均匀细小,基体合金中存在大量的第二相颗粒,主要为Mg2Si相;热挤压后的6061铝合金经固溶时效处理(530℃×1 h水冷+170℃×6 h)后,晶粒内部析出大量的β″(Mg5Si6)相,并伴有少量棒状的β’(Mg2Si)相析出,拉伸强度和延伸率分别为311 MPa和10%,相比挤压态铝合金,其拉伸强度提高了近160%.     

噪声影响凝固微观组织的相场法模拟

采用kim模型,利用耦合溶质场的相场模型,对Al-Cu二元合金的定向凝固过程进行模拟,为了简化计算,采用了温度冻结近似.研究了扰动对固液界面的形态及微观组织演化的影响.结果表明,引入界面扰动,使得固液界面的稳定性受到破坏,界面形态由初始平面转变为胞晶,在胞状生长过程中竞争淘汰是主要的生长方式;随着扰动强度的增加,胞状晶粒细化,界面推进速度增加,界面前沿的溶质扩散层变薄,微观偏析程度减小,溶质截留现象严重.     

Fe-Ga合金薄带的显微组织及磁致伸缩性能

采用熔体快淬的方法制备了成分分别为Fe100-x Gax (x=17、18、21)的合金薄带,研究了不同辊速(分别为12、15、20m/s)、不同成分Fe-Ga合金薄带的显微组织结构和磁致伸缩性能.试验结果表明,Fe-Ga合金的显微组织及磁致伸缩性能与合金的成分和快淬时的冷却速率密切相关,辊速为12m/s时制备的Fe83 Ga17合金薄带的磁致伸缩最大,达到6.5×10-15.研究发现,所有成分的合金试样都以α-Fe的固溶体形式存在,沿薄带厚度方向晶体具有一定的取向性,大的品格畸变和薄带的形状各异对薄带的磁致伸缩有影响.     

Cr、Ni对Cu50Zr42Al8非晶合金摩擦磨损性能的影响

利用铜模吸铸法制备了直径为3 mm的(Cu50Zr42Al8)99Cr1和(Cu50Zr42Al8)99Ni1大块非晶合金圆棒.在栓-盘摩擦试验机上对其非晶合金的摩擦磨损性能作了测试.结果表明,添加微量Cr以后,其在低速下的摩擦性能得到了改善,并且提高了非晶合金发生严重磨损的滑动速度;添加微量Ni后,同样改善了非晶合金在较低速度时的摩擦磨损性能,但在高速时的性能改善不明显.     

界面动力学系数影响枝晶生长的相场模拟

利用相场法对纯金属熔体中的枝晶生长进行了模拟;研究了界面动力学系数取值的影响因素及其取值对枝晶尖端生长速度和尖端半径的影响。结果表明：界面动力学系数的取值由相场和温度场的耦合系数、热扩散系数、界面厚度、界面原子运动时间变量等参数综合决定,随着界面动力学系数的增加,枝晶尖端生长速度减小,尖端半径增大。     

Monte Carlo方法在定向凝固模拟中的应用

应用MonteCarlo方法模拟了定向凝固条件下微观组织的形成过程,同时还模拟了双向凝固,四连由表面向中心凝固及整体凝固的微观组织形成过程,模拟结果与实际情况非常接近,同时分析了MonteCarlo方法用于微观组织模拟存在的问题和不足之处。     

选区激光熔化成形Inconel 738合金裂纹形成机理及各向异性

采用SEM、EBSD、DSC、XRD和万能拉伸试验机等手段,研究了SLM成形过程中Inconel 738合金裂纹形成机理、组织各向异性以及对力学性能的影响。研究表明,Inconel 738合金在SLM成形过程中奥氏体 相中主要析出 相和MC型碳化物,其凝固过程为L→ → +MC→ + +MC；低熔点 + 共晶组织经再次受热液化形成裂纹源,在残余拉应力的作用下扩展形成微裂纹；同时,微裂纹周围的残余应力均匀分布,微裂纹起始附近的晶粒取向差高于未产生微裂纹的位置；此外,XY面上的微裂纹方向垂直于激光扫描方向,XZ面上的微裂纹方向平行于Z轴；SLM成形Inconel 738合金的择优取向与最大温度梯度有关,在XY和XZ面上晶体均表现出强<100>取向；沿XY和XZ方向的SLM成形试样力学性能均高于精铸试样,且XZ方向的强度高于XY方向,而延伸率小于XY方向。