基于CAFE法的单晶铜杆热型连铸过程晶体生长模拟

基于元胞自动机(CA)和有限元(FE)耦合法对单晶铜杆热型连铸过程中晶粒生长及演化过程进行了模拟,获得了稳定状态下铸棒内温度分布及液固相界面的位置和形态,模拟了连铸初期沿热流方向细小等轴晶快速合并形成柱状晶的过程,采用截面形态和极图法分析了定向凝固条件下各个生长时刻的晶粒形貌和晶粒生长取向以及晶粒竞争生长过程中的快速淘汰和慢速淘汰阶段,为热型连铸工艺优化提供了依据。     

铝合金元胞自动机-有限单元法微观组织模拟

利用有限元商业软件CALCOSOFT2D中的元胞自动机模型,模拟了Al-Si(w(Si)=7%)合金的凝固组织的演变过程,形核模型采用基于高斯分布的连续性形核模型,枝晶尖端生长速度与局部过冷度的关系采用KGT模型.探讨了形核参数、冷却条件等参数对枝晶模拟结果的影响,得到了不同情况下的枝晶演变组织,结果显示能合理反映实际金属凝固物理过程.     

塑性变形单晶铜线材织构的研究

将单晶连铸技术制备的直径Φ8 mm工业单晶铜线材,在C733-4/ZF型工业拉丝机上按同一方向冷拔至直径分别为Φ4 mm、Φ2 mm和Φ1 mm的铜线材,应用极图分析和织构定量计算的方法研究了变形量与织构的关系.结果表明:变形单晶铜线材中的形变织构主要为<100>丝织构,也有少量<110>丝织构;随着变形量的增加,<100>丝织构的体积百分数先减小后增加,而<110>丝织构先增加后减小.     

工业铜单晶线材浸蚀蚀坑的研究

对工业铜单晶线材用不同浸蚀剂,浸蚀时间,材料晶体取向等方面进行了浸蚀试验.结果表明,在氯化铁盐酸溶液中仅当配比为20 g(FeCl3)∶5 ml(HCl)∶100 ml(H2O)时会有蚀坑产生;蚀坑密度(EPD)随试样浸蚀时间和试样的变形量的增加而增大,当达到一定程度时会趋于饱和;铜单晶线材中(111)面EDP值高于(100)面;经过扫描电镜观察,判定该蚀坑为位错蚀坑.铜单晶线材中位错蚀坑密度与材料浸蚀时间,变形量以及晶体学取向有关.     

电子显微取向成像及其在单晶铜线材研究中的应用

本文从基本原理、设备构造、角度和空间分辩率、试样制备方法以及数据处理等方面,系统地介绍了一种新的材料研究方法——电子显微取向成像.同时,结合在研课题的一些研究进展,针对变形前后单晶铜线材的组织演化,探讨了电子显微取向成像技术在微观组织、织构和晶体转动以及位错界面分析等中的应用,以展现电子显微取向成像的功能和应用.     

镍基单晶合金热弹塑性应力-应变场数值模拟

利用ANSYS有限元结构分析软件的参数化设计语言APDL和用户可编程特性UPFs,将考虑拉-剪耦合效应的镍基单晶合金屈服准则和弹塑性本构模型集成到ANSYS软件中,实现对镍基单晶合金弹塑性有限元应力-应变场的分析。对温度为680℃的[001]、[011]和[111]3种取向的DD3镍基单晶合金试样进行单向拉伸热弹塑性应力-应变数值模拟,并与试验数据进行对比,最后,对单晶涡轮盘片进行循环应力应变分析。     

镍基单晶合金热弹塑性应力-应变场数值模拟

利用ANSYS有限元结构分析软件的参数化设计语言APDL和用户可编程特性UPFs,将考虑拉-剪耦合效应的镍基单晶合金屈服准则和弹塑性本构模型集成到ANSYS软件中,实现对镍基单晶合金弹塑性有限元应力-应变场的分析.对温度为680℃的[001]、[011]和[111]3种取向的DD3镍基单晶合金试样进行单向拉伸热弹塑性应力-应变数值模拟,并与试验数据进行对比,最后,对单晶涡轮盘片进行循环应力应变分析.     

单晶铜的包申格效应

单晶铜在实际应用时需经过多次塑性变形,将导致包申格效应的产生,对其后续工艺和产品质量产生影响.对单晶铜在先压缩后拉伸时出现的包申格效应进行了研究,并与多晶铜进行了对比.实验结果表明:单晶铜和多晶铜在正反向加载时均出现包申格效应,在预应变相同的条件下,单晶铜的包申格效应不如多晶铜的显著.单晶铜的包申格效应随预压缩量的增加先增大后减小,在预压缩量为0.156%附近该效应最为显著.多晶铜的包申格效应在预压缩量小于0.2%时变化不明显,大于0.2%时随预压缩量的增加而增加.单晶铜中出现包申格效应的根本原因是反向加载时短程应力的释放,多晶铜中由于存在晶界引起的长程应力,在反向加载时该应力和短程应力同时释放,从而体现出更为显著的包申格效应.     

单晶铜线材在制备过程中的晶粒演化

采用了热型连续铸造方法,选用相同的工艺参数制备出不同直径的铜线材,用光学显微镜分析了线材晶粒形成及生长过程.结果表明:在一定的牵引速度下,纯铜线材晶粒生长的特征是从引晶开始阶段的等轴多晶体渐渐演化为柱状多晶体,最终形成单晶体;随着线材直径的增大,起始晶粒个数在增加;生长成单晶的时间也在增加,经X射线衍射和透射电镜分析能够确定,单晶铜线材晶体择优生长方向为<100>.     

单晶铜线材的表面氧化研究

为了解决单晶铜线材在存储过程中的氧化问题,本文通过氧化增重实验,对不同组织、不同纯度铜线材的表面氧化行为进行了研究.结果表明:温度的高低对铜线材的氧化速率起决定性作用,不同铜线材对温度的敏感程度不同.单晶铜的氧化速率低于多晶铜,纯度越高的单晶铜抗氧化性能越好.单晶铜的氧化速率与其晶粒取向有关,生长方向为<100>的单晶铜更容易氧化.铜线材的氧化速率是由Cu2O的生长速度控制的,主要因素是铜离子向外扩散的速率.低纯单晶铜和多晶铜的氧化膜均容易脱落,不能对基体起到应有的保护作用.     

单晶铜／多晶铜闪光对焊接头组织的演变

电阻焊在焊接单晶铜/多晶铜时,可使焊接热过程对单晶组织影响最小化。采用不同焊接电流,对单晶铜/多晶铜进行闪光对焊,对焊接接头的热影响区宽度和显微组织进行了分析。结果表明：闪光对焊对多晶铜组织的影响极为显著,随着离焊缝距离的增加,依次呈现出粗晶区、细晶区、超细晶区、超细晶与母材混合区。单晶铜一端仅在近缝处的极小范围内发生了再结晶行为。