耐热不锈钢真空双频电磁约束成形

研究了真空下耐热不锈钢的双频电磁约束成形过程,建立了真空下电磁约束成形的双感应器-熔体-屏蔽罩耦合系统.结果表明:双频电磁成形中,两感应器间距增至25mm时,预热感应器基本不影响成形感应器中的磁场分布,但能独立调整熔体的温度分布,调节电磁成形系统的有效热力比.屏蔽罩与成形感应器配置合适时,有效地调节成形感应器内磁场分布,使加热区域上移,熔体的下固/液界面升高,达到电磁压力有效作用范围内,有利于过程的耦合;同时也避免对冷却介质过分加热,改善了冷却条件.合理的有效热力比仅是保证成形耦合的必要条件;更充分的条件是,产生最大静压力的液/固界面必须刚好在最大电磁压力的作用点上.最后采用双频电磁约束成形方法获得了表面质量较好的、组织定向的大宽厚比耐热不锈钢板状件.     

冷却速率对Cu_(70)Zr_(30)合金初生相及包晶转变的影响

采用差热分析与阶梯铜模喷铸技术,研究不同冷却速率作用下Cu70Zr30合金初生相尺寸、形貌以及包晶层厚度等的演化规律,讨论相选择与包晶转变的形成机理。结果表明:近平衡凝固条件下,差热分析试样中初生相形成与包晶转变的发生温度分别为1042℃和957℃,均滞后于平衡相图中相应的温度。由于包晶相两侧成分区间相差不大,且固态中原子扩散系数较小,因此,平均包晶层厚度仅为5μm,并存在残余的Cu51Zr14初生相。铜模喷铸条件下,非平衡凝固组织中初生相结构未发生改变,但包晶转变得到有效抑制。随冷却速率提高,过冷度的增加有利于形核发生,初生相形貌从定向束状向等轴晶发生转变。     

分子动力学在材料科学中的应用

分子动力学方法是进行物质原子或分子层次计算机模拟时所采用的一种基本方法。通过分子动力学模拟，可以给出原子尺度上材料及其演化过程细节的可能性，具有无先例的准确性，使材料设计和性能预测成为可能。本文分析了分子动力学模拟的基本原理和算法；综述了分子动力学在材料科学中的应用，介绍了最近发展的第一原理分子动力学模拟，指出材料科学中第一原理分子动力学模拟的应用还有待进一步发展。     

高温合金电磁成形定向凝固柱状晶组织及形成条件

研究高温合金电磁成形定向凝固柱状晶组织及其形成条件的结果表明,①电磁成形中熔体下固/液界面处温度场近一维分布,获得了柱状晶组织;②电磁成形高温合金样件具有间断迹象的定向胞晶组织;③给定其他条件后,电磁成形过程中不同形状、尺寸的样件熔体平直固液界面开始出现下凹的临界凝固速率具有不同的特定值。在相同凝固速率条件下,大尺寸样件的固液界面更容易出现下凹。     

小截面送料双频电磁成形的试验研究

研究了金属熔体的小截面送料双频电磁成形过程。结果表明：屏蔽罩能够调节成形感应圈内的磁场分布，使成形感应圈内的熔体处于合理状态；两感应圈间必须保持一定距离，使预热感应圈的磁场不影响成形感应圈的磁场分布，利于成形稳定；在其他条件一定的情况下，有一适合的抽拉速度和电源功率匹配；并获得了表面质量良好的耐热不锈钢样件。     

机械合金化制备Cu-Fe过饱和固溶体及其时效分解

采用机械合金化工艺制备Cu-xFe(x=1,2,4,质量分数/%)过饱和固溶体,研究时效对其硬度和导电性能的影响.X-ray衍射分析结果表明:机械合金化显著提高了Fe在Cu中的固溶度,Cu-4Fe复合粉末经32h球磨.Fe完全固溶于Cu基体中,此时Cu晶粒尺寸为20nm,点阵常数降低到0.3621nm.硬度和导电率测试结果表明:时效处理能促进过饱和固溶体发生分解,Cu-4Fe过饱和固溶体冷压成型压坯在400℃保温8h后显微硬度HV由时效前的175降低到96,电导率由35%IACS(国际退火铜标准)提高到60%IACS.     

双频电磁约束成形过程的温度场研究

以耐热不锈钢为实验材料，利用自制的真空电磁约束成形定向凝固实验设备，测试并分析了双频电磁成形过程中样件的温度场及其影响因素，结果表明：合理的预热感应圈结构使送入固态料棒的温度分布合理；在预热感应圈不影响成形感应圈的磁场分布的情况下，预热感应圈能调整熔体的温度分布，提高熔体的过热度；屏蔽罩能够调节成形感应圈内熔体的温度分布，使熔体的下固／液界面上移，使成形感应圈内的熔体处于理想状态，侧表面垂直，位于电磁压力最大作用范围内；在其他条件一定时，抽拉速度争电源功率必须良好匹配，才能实现使金属熔化争凝固的动态平衡。     

一种新的六面体有限元网格算法

在有限元网格产生过程中，吸取弦须编织法中的STC概念，将六面体以节点剖分为基础的思想转变为以单元点为基础，建立了以单元生长为核心的剖分算法，以期解决节点拓扑结构在三维情况下的控制问题，对进一步实现稳定、全自动的六面体剖分具有很大的帮助。     

熔炼工艺对Cu-Ni-Nb合金组织及导热性能的影响

采用真空电弧熔炼工艺制备了Cu-Ni-Nb合金,研究了Nb的加入方式和加入量对Cu-Ni-Nb合金组织、热导率和熔点的影响。结果表明,采用一次熔炼法,难以将高熔点Nb熔入Cu-Ni合金。采用二次熔炼法,以Nb-Ni中间合金方式可使Nb熔入Cu-Ni合金,生成Ni3Nb、Ni8Nb等第二相。Cu-Ni-Nb合金热导率随Nb含量的增加而提高,合金熔点随着Nb含量的增加而下降。Cu-20Ni-3Nb合金热导率为43.23 W/(m·K),熔点为1 146℃。