铸造铝青铜显微组织的计算机辅助分析

针对传统金相定量分析中准确度低、速度慢的缺点,利用计算机图像处理技术对自主开发的一种铸造多元高铝青铜合金(代号HSWAB)的显微组织进行了分析与测量.主要包括系统构成、图像处理与分析的主要步骤、显微特征参数的测量和误差分析,并讨论了该研究领域的发展趋势.结果表明,利用计算机图像分析技术分析铝青铜显微组织方便、实用.该项技术的应用将为铝青铜材料的研究和应用提供分析的依据.     

基于自适应有限元相场模型模拟强制流动条件下的枝晶生长(英文)

应用投影算法与相场法相结合的数学模型,采用基于非均匀网格的自适应有限元法求解该模型,并对强制流动作用下镍过冷熔体中枝晶生长行为进行模拟。模拟结果表明,强迫对流的引入导致枝晶生长的不对称性。当流速小于临界值时,流动对枝晶的不对称生长影响较小;当流速达到或超过临界值时,枝晶生长的控制因素逐渐从热扩散过渡到对流。随着流速的增大,流动法向的一次枝晶臂朝逆流方向倾斜角度增大。而枝晶生长对熔体流动具有明显的影响。随着枝晶尺寸的增大,在顺流区域产生涡流效应,涡流区逐渐扩大并在枝晶尖端出现重熔现象。此外,非均匀网格的自适应有限元方法的CPU耗费时间比均匀网格方法降低一个数量级,并且加速比与计算域尺寸成正比。     

基于Sola算法强迫层流纯物质枝晶生长相场法模拟

采用SIMPLE算法耦合流场的相场法模拟过冷熔体枝晶生长过程计算效率较低.将计算效率较高的自适应压力迭代法修正的Sola算法与相场模型结合,建立模拟过冷熔体在强迫层流状态下枝晶生长的Sola-相场模型(Sola-phase field model, S-PFM),实现过冷熔体流动场与相场的完全耦合,基于该模型模拟高纯丁二腈(SCN)过冷熔体枝晶生长行为.结果表明,过冷熔体在层流状态下,迎流方向枝晶尖端生长速度大于无流动时候的枝晶尖端生长速度,而下游枝晶尖端生长速度小于无流动时候的枝晶尖端生长速度,它与TONG等采用结合SIMPLE算法的相场模型模拟结果一致;并且,流动法向枝晶尖端在其逆流侧出现漩涡初期生长速度不稳定;同时,过冷熔体层流速度越大,迎流方向枝晶尖端生长速度越大,固相率也越高.     

稀土元素对Cu14AlX涂层组织和摩擦性能的影响

采用气雾水冷方法制备Ce质量分数分别为0和0.6%的Cu14AlX合金粉末,超音速等离子喷涂的方法制备喷涂层,利用光学显微镜、XRD、SEM-EDS以及EPMA分析Ce元素对Cu14AlX喷涂层表面组织形貌、合金相结构和化学成分的影响。在边界润滑条件下,比较不同Ce含量下喷涂层摩擦磨损性能,用SEM-EDS分析喷涂层磨损形貌及成分变化。结果表明:Ce的加入可以细化Cu14AlX喷涂层组织,使得Fe元素和K相增多且分布更加均匀,提高了喷涂层的耐磨性。两种喷涂层有不同的磨损形式,随着载荷的增大,不含Ce的喷涂层粘着磨损严重并伴随轻微的磨粒磨损,在高载荷(4.90Mpa)下,由粘着磨损转化为磨粒磨损;含Ce(质量分数)0.6%的喷涂层以轻度磨粒磨损为主,在高载荷下,转变为中度磨粒磨损,部分区域出现加工硬化现象.     

球墨铸铁件铸造工艺计算机辅助设计

针对球墨铸铁箱盖铸件在铸造过程中产生的缺陷,采用铸造过程模拟软件MAGMAsoft对铸件的充型和凝固过程进行模拟,分析铸件在凝固过程中产生的缺陷类型和状态,有针对性的设计补缩工艺,利用充型示踪粒子掌握熔体在铸件内部的流动情况,指导浇注系统设计。并对铸件的组织和力学性能进行预测。新工艺提高了工艺出品率,获得了合格的铸件。     

复合制备Ni基合金涂层的组织结构及性能演变特征

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备Ni60合金涂层,对预制的涂层分别进行高频感应重熔和感应重熔+强制冷却处理。借助OM、SEM、XRD、显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对3种涂层的组织结构、显微硬度分布及摩擦磨损性能进行分析,研究Ni60合金涂层组织结构及其性能的演变特征。结果表明:3种涂层组织结构差异较大,单纯感应重熔涂层使喷涂涂层组织结构细密化,感应重熔+强制冷却的涂层形成了外延型生长的定向晶结构。喷涂涂层硬度自内向外呈明显下降趋势,而后续处理的2种涂层均表现为自内向外略为增加趋势,导致喷涂涂层尽管有较高的平均硬度,但表层硬度低于其他2种涂层。3种涂层均有很好的耐磨性能,但后续处理使涂层的摩擦系数明显增大,耐磨性能显著增强,尤其附加强制冷却的涂层表现出更加优异的耐磨性能,其平均磨损率分别低于喷涂涂层约8.5倍和单纯感应重熔涂层约2倍。     

阀体不锈钢件铸造过程的计算机辅助设计

利用Pro/E三维造型软件,运用MAGMAsoft铸造数值模拟软件对阀体铸钢件充型凝固过程进行了模拟分析。通过对铸件铸造全过程的CAD/CAE研究,准确地反映了铸件充型凝固过程的实际状况,预测了可能产生的铸造缺陷及产生缺陷的部位。研究结果表明,在靠近阀体铸件热节部位放置冒口以及在法兰底部添加冷铁,可使之顺序凝固,能有效地改善热节状态,达到消除和控制缺陷的目的,使铸件能够达到质量要求。     

铸造CAE技术公共服务平台的开发

铸造数值模拟软件价格昂贵,中小型铸造企业难以使用CAE技术提高铸件质量,并与国际接轨。采用B/S逻辑结构,实现可提供远程铸造CAE技术服务的平台开发,并进行实例运行。实践证明,平台利用网络技术,结合铸造数值模拟软件MAGMAsoft,为中小型铸造企业提供远程CAE技术服务,不仅能方便、快捷地帮助企业分析缺陷、改进设计,提高生产效率及产品的质量,还可以降低企业使用CAE技术的成本与铸造成本。     

基于MAGMAsoft的泵体铸钢件铸造工艺设计

采用Pro/E三维造型软件,利用MAGMAsoft对铸造工艺优化设计有良好的评价功能,对泵体铸钢件铸造生产过程进行了CAD/CAE研究。通过对原铸造工艺模拟结果,分析可能产生铸造缺陷的位置及类型,优化了铸造工艺并再次进行了数值模拟计算,实现了虚拟试铸。结果表明,通过在小泵头与泵体"V"型接触处添加环绕形冷铁以及适当放大暗冒口,可以有效地改善热节状态,达到消除和控制缺陷的目的,使铸件能够达到质量要求。     

定向凝固微观组织的相场法模拟研究进展

定向凝固过程中的界面形态对凝固组织有着决定性作用，相场法可以很好地展示凝固过程界面形态的演化。阐述了二元合金定向凝固相场方法数值模拟的基本原理及国内外研究现状，以Ni-Cu二元合金为例，采用相场法模拟了定向凝固过程中界面形态的演化，并指出该领域目前所面临的问题及进一步的研究方向。