球墨铸铁凝固显微组织的元胞自动机模拟

改进了前期工作建立的多相元胞自动机(multi-phase cellular automaton,MCA)模型,模拟以离异共晶方式凝固的球墨铸铁的显微组织演化.在模型中采用局部溶质平衡法计算石墨和奥氏体的生长动力学,并在石墨的生长模型中考虑石墨与Fe的密度比.该模型可以模拟出与实验观测相符合的显微组织形貌.应用该模型模拟分析了石墨与奥氏体的相互作用和竞争生长机制,讨论了冷却速率对凝固结束时石墨球大小和尺寸分布的影响,将模拟结果与实验结果进行了比较.结果表明:奥氏体的析出促进邻近石墨在液相中的生长;奥氏体和石墨两相的生长受C扩散控制;当石墨被奥氏体包围后,生长速度减慢.此外,随着冷却速率的增大,凝固时间缩短,石墨球平均半径减小,不同冷速条件下石墨球尺寸分布的变化规律与实验结果吻合较好.     

金属凝固过程数值模拟的最新进展--第10届MCWASP国际学术会议论文述评

介绍了第10届铸造、焊接及先进凝固过程模拟(MCWASP)国际学术会议论文.从凝固组织模拟,偏析和显微缩松模拟,成形件铸造模拟,数据库和实验等方面对当前金属凝固过程数值模拟领域的最新研究进展进行了简要评述.最后,对该领域的发展趋势和今后的研究重点提出了作者的一些思考和观点.     

Lattice Boltzmann方法在枝晶生长模拟中的应用

将模拟流场和浓度场的Lattice Boltzmann方法(LBM)和一个模拟枝晶生长的改进cellular automaton(MCA)模型相耦合,模拟了合金凝固过程中单枝晶在纯扩散和存在对流两种条件下的生长行为.结果表明:在纯扩散条件下,枝晶呈现对称生长形貌;但存在对流时,枝晶的生长在上游方向得到促进,而在下游方向受到抑制,形成了非对称的枝晶生长形貌.模拟的纯扩散和对流枝晶形貌与前期的MCA-传输模型的模拟结果吻合较好.     

ZL107合金热力学显微组织分析

应用热力学计算对平衡条件下ZL107合金组织进行了定量分析,研究了化学成分和温度对ZL107合金组织的影响规律,并对该合金的显微组织进行了观察。结果表明,ZL107合金中Al2Cu强化析出相开始析出温度及数量主要取决于Cu含量,增加Cu含量可以提高Al2Cu相数量及析出温度。在210℃以上时效会导致Al2Cu相数量下降。热力学计算确定的最佳固溶温度和时效温度分别在510～520℃和150～200℃之间,热力学计算结果和试验结果相符。     

枝晶生长的数值模拟

对朱、洪已发展的一种微观尺度cellular automaton(CA)模型做了进一步改进．在改进的模型中用二元合金的Gibbs-Thomson方程建立固／液界面的平衡关系．考虑了动力学和表面能各向异性对枝晶择优生长方向的影响．应用改进的模型模拟了不同择优取向的单枝晶在过冷熔体中的自由生长、定向凝固过程中柱状晶的竞争生长以及等轴晶的演变过程．模拟结果表明,改进后的模型成功地模拟出各种不同择优取向的单枝晶和多枝晶的生长形貌。     

半固态铸造技术的研究现状

对金属材料热加工的新兴技术──半固态铸造技术的研究现状进行了综述。主要介绍了目前国内外在半固态铸造的原材料──非枝晶组织合金的制备、半固态铸造基础理论研究和工业应用等方面的发展水平。     

Modified cellular automaton model for modeling of microstructure and microsegregation in solidification of ternary alloys

A modified cellular automaton （MCA） model has been extended to the ternary alloy system by coupling thermodynamic and phase equilibrium calculation engine PanEngine. In the present model the dendrite growth is driven by the difference between the local equilibrium liquidus temperature and local actual temperature, incorporating the effect of curvature. The local equilibrium liquidus temperature is calculated with PanEngine according to the local liquid concentrations of two solutes, which are determined by numerically solving the species transport equation in the domain. Model validation was carried out through the comparison of the simulated values to the prediction of the Scheil model for solute profiles in the primary dendrites. The simulated data with zero solid diffusivity and limited liquid diffusivity were increasingly close to the Scheil profiles as the solidification rate decreased. The simulated microstructure and microsegregation in an Al-Cu-Mg ternary alloy were compared with those obtained experimentally.     

搅动铸造和常规铸造Zn—20%AI合金压特性的比较

于２７０￣３７０℃对常规铸造和搅动铸造的Ｚｎ－２０％ＡＩ合金的压加工特性进行了试验对比。结果表明，采用搅动铸造制得的坯料进行挤压时，挤压抗力较低，挤压品质量完成；而常规铸造坯料的挤压抗力较高，且在低于共析温度时，挤压品内部产生开裂。因此，搅动铸造锭在后继的加工过程中有其优越性。     

预形变量和半固态等浊温度对触变组织的影响

研究了预形变量与固态等温温度对应力诱发熔化激活工艺所获得的触变组织的影响。结果表明，增加预形变量和半固态等温温度，都将促进合金中初生α相由树枝晶向颗粒状转化。但预形变量过大或半固态等温温度过高，都会使晶粒长大。