相场法模拟凝固微观组织演化研究进展

相场法是凝固组织模拟中最有潜力的方法之一,近年来已成为凝固领域研究的热点.本文论述了相场法模拟凝固微观组织的原理,并分别介绍了无流动和流动条件下相场法模拟自由枝晶、定向凝固界面及小平面枝晶在国内外的研究进展,指出了进一步的研究方向.     

阳离子化壳聚糖水凝胶电刺激响应行为

通过将壳聚糖季铵盐化改性并交联制备了一种新型阳离子化壳聚糖水凝胶,研究了凝胶的溶胀性能和电刺激响应行为。结果表明,该凝胶在NaCl溶液中其平衡溶胀率随NaCl离子强度的增大而减小。在NaCl溶液中于非接触直流电场作用下,该凝胶向电场正极弯曲,弯曲速度和应变随外加电压的增大而增大,并随NaCl离子强度的增大到0.15处出...     

任意对称性小平面枝晶生长的相场法模拟（英文）

建立一种有效修正相场模型来模拟小平面枝晶生长形貌。通过该模型分别研究网格大小、各向异性值、过饱和度及不同重对称性对小平面枝晶生长形貌的影响。结果表明,随着时间的推移,晶核生长为六重对称性的小平面形貌。当网格尺寸大于640×640时,小平面形貌不受模拟网格大小的影响。随着各向异性值的增加,小平面枝晶的尖端速度增大到一个饱和值后再逐渐降小。随着过饱和度的增加,晶核从一个圆形演化为发达的小平面枝晶形貌。根据Wulff理论和对应的小平面对称性模拟形貌图,证明所提出的模型是有效的,并能够拓展到任意重对称性的晶核生长的模拟。     

静电悬浮条件下液态锆的热物理性质与快速枝晶生长

利用静电悬浮实验技术研究Zr熔体的深过冷和枝晶生长动力学机制,并测定了液态Zr的密度、黏度和表面张力等热物理性质。结果表明:液态Zr的超过冷临界过冷度为524 K(0.25T_m),平均比热为41.03 J/(mol?K)。基于热平衡方程测定出液态Zr在1752～2315 K温度区间内的辐射率随温度升高而增大,熔点处其值为0.312。液态Zr的密度、黏度和表面张力均随温度降低呈上升趋势。同时,通过高速CCD摄像方法测得纯Zr的枝晶生长速度随过冷度以幂函数形式增大,在最大过冷度376 K(0.18T_m)处,枝晶生长速度达到48 m/s。此外对其凝固组织的研究发现,随着过冷度的增大,纯Zr的凝固组织显著细化且趋于均匀,微观硬度也随之增高。     

自由落体条件下Ti-6Al-4V合金微液滴的快速凝固研究

在自由落体条件下实现了Ti-6Al-4V合金微液滴的深过冷与快速凝固,研究了合金的相组成、凝固组织和显微硬度。计算出落管中不同直径微液滴的过冷度和冷却速率,揭示了Ti-6Al-4V合金凝固组织随过冷度及冷却速率的变化规律。结果表明,深过冷与快冷速的耦合作用使凝固组织不断细化且形貌发生转变:层片α+β→枝晶α→网篮状α'+β→针状α'→针状α'+不规则β。当液滴直径小于400μm时,位于原始等轴β晶的晶界及晶内的针状马氏体α'转化为大量连续分布且形状不规则的次生β相,发生α'→β固态转变。不同直径范围内的Ti-6Al-4V合金凝固组织的显微硬度与组织形貌有关,"层片组织"、"针状α'组织"和"针状α'+不规则β组织"的显微硬度随液滴直径的减小而增大,"网篮组织"的显微硬度随液滴直径的减小而减小。其中,枝晶组织的显微硬度可高达785 kg/mm~2,是母合金硬度的2.6倍。     

多铁/顺磁复合薄膜的界面输运特性与耦合机制研究

本文通过BiFeO3/La2/3Sr1/3MnO3（BFO /LSMO）,研究了多铁/顺磁复合结构的界面输运以及磁电耦合机制。利用激光分子束外延技术制备了单相、质量良好的薄膜结构,采用电学、磁学、光学等多种测试手段对其输运特性、铁磁性、磁介电特性等进行了测试与表征.结果表明界面的漏电导机制是空间电荷限制电流机制;复合薄膜在室温下表现出的铁磁性主要来源于BFO层,界面处诱导出的网状磁矩会使样品产生比较明显的磁电耦合.在零场冷却（ZFC）和场冷却（FC）下,样品的磁介电系数分别在160K和170K达到极大值,介电损耗-温度曲线在150-170附近产生分裂,该温度区间与BFO层的相变相关.     

双相核材料的电子墨水纳胶囊的制备及其粒径控制

采用细乳液聚合法制备了包有纳米炭黑颗粒(SiO2修饰)和分散剂(四氯乙烯和Span80的混合液)的双相核材料的电子墨水纳米胶囊。通过细乳液聚合法制备了粒径在142~1106nm之间的纳米胶囊。研究了SiO2修饰对纳米炭黑颗粒表面电荷及粒径的影响,及修饰后的炭黑颗粒在直流电场下的响应行为。此外,研究了SDS及PVA用量对纳米胶囊粒径的影响。     

基于传感器温度动态响应信息和Kohonen算法的葡萄酒定性识别方法

对复杂混合气体/气味的定性识别是电子鼻技术应用的重要方面.文章以对不同品牌的葡萄酒样本的定性识别为例,尝试利用气体传感器温度动态响应信息并结合Kohonen算法,实现对复杂混合气体/气味的定性识别.仿真验证结果表明:采用仅由3个气体传感器构成阵列的电子鼻系统,利用上述方法对5种不同品牌的葡萄酒样本的识别准确率达到100%.文中同时针对识别对象的特点,介绍了一种差值抵消的数据预处理方法.     

动态特性稳健设计响应面GLM研究

通过在实验期间将噪声因子视为固定效应,对非齐方差的动态特性稳健设计响应面进行了研究。利用GLM(GeneralizedLinearModeling广义线性模型)对其期望模型和方差模型进行联合估计并给出所考察模型的参数估计及其假设检验方法。     

基于VC++的金属凝固过程微观组织演变的可视化研究

以Al-4%Cu合金为例，利用热焓法处理结晶潜热，再根据相变热传导的等效热容法有限元理论，求解了该合金凝固过程的温度场分布；结合连续形核模型和枝晶尖端生长的动力学模型，进行了温度场与晶粒组织形成过程的耦合模拟；通过调用VC＋＋的图形设备接口函数库和设备环境功能，实现了晶粒形成过程的计算机可视化。