电磁铸造大板坯凝固过程中热裂纹萌生机理分析

依据电磁铸造大板坯凝固进程的数值模拟结果，建立了预测热裂纹萌生部位及应力的解析表达式。对板坯产生的裂纹及其材质的组织结构的评价表明：热裂纹的萌生与材料的力学性能及组织结构没有必然联系；控制凝固过程中板坯表面温度是减少热裂纹萌生的有效方法。所得结果与裂纹实际情况吻合。     

铸造Al-Si-Mg合金凝固过程热裂纹的计算机模拟

对铸造Al-Si-Mg合金凝固过程热裂纹的产生进行了计算机模拟与实验验证。结果表明,在相同的浇注温度下,适当提高铸型的预热温度可以一定程度上抑制热裂纹的形成。在相同的铸型预热温度下,提高浇注温度可以在一定程度减小热裂纹形成倾向。通过计算机模拟得到的Al-Si-Mg合金凝固过程热裂纹的产生位置和热裂纹形成倾向与实验结果保持了良好的一致性。     

单边裂纹电磁热止裂的动力学效应

对超强脉冲放电止裂瞬间产生的动力学效应及其对裂纹尖端的影响进行研究,通过位移势函数的求解给出准稳态各应力应变分量;通过拉氏变换得出具有动力学效应下的各应力应变分量。以单边裂纹的无限大薄板为例,具体计算出瞬时点热源下的准稳态和动力学效应两种情况下的裂纹尖端局部区域的应力及变化。研究结果表明,在点热源产生的很短时间内,动力学效应会在裂尖附近由于热击产生压应力的突变,带有惯性项的动力学效应能更有效的遏制裂纹的扩展。     

电磁铸造大板坯半连续过程温度场的数值模拟

Ａｌ的电磁铸造为半连续铸造过程，它的数学模型是空间非稳态非齐次热传输方程，提出并证明了以ｔ时刻板坯占有的空间作为计算域，采用三维非稳态热导方程，计算下一时刻（ｔ＋Δｔ）的温度场，并将温度场的位置随拉坯速度ｖ的方向移动ｖΔｔ，然后，将顶部空缺的ｖΔｇ空间由浇注的金属熔液充满。     

电磁铸造中的感应热研究

通过实际测量电磁铸造感应器中铸锭的感应热变化，分析感应器工作电流对感应加热作用的影响，研究铸锭中横向及纵向的感应热分布并与数值模拟结果进行比较，得到铸锭截面平均温度随高度变化曲线，并由此计算了感应加热总量和加热功率。     

电磁铸造铝合金大板坯的变形研究

设计了电磁铸造模拟试验装置,研究了电磁铸造大板坯工艺参数,如浇注温度、冷却水量、喷水孔距等对板坯变形的影响,探索板坯的变形与其凝固阶段温度场的关系及其控制方法。实验结果表明：合理调整影响板坯凝固进程的电磁铸造工艺参数,能够有效地减小变形,提高板坯平直度。     

铝合金扁锭热顶电磁铸造技术

根据热顶-电磁铸造的基本思想,设计了一套适合于制取铝合金扁锭的热顶-电磁成型系统,用小线圈法测量了系统内的磁场强度,计算了电磁压力分布,并与普通电磁铸造成型系统的结果进行对比分析;依据热顶电磁铸造的成型条件,确定了相关的控制参数;通过大量的拉坯实验,探讨了热顶对防止电磁铸造坯易产生表面夹杂缺陷的作用.结果表明:采用热顶-电磁铸造法不仅可有效去除电磁铸造中因电磁搅拌产生的氧化夹杂,而且使得电磁铸造过程简便而易于控制.     

挤压铸造锻模件热裂纹的初步研究

对挤压铸造模段模件热裂纹进行了初步探讨 ,试验结果表明 ,挤压铸造锻模件形成的热裂纹 ,物理冶金因素起次要作用 ,力学、机械等因素是热裂纹形成与扩展的主要原因 ;锻模件大多数热裂纹出现在产品的最后凝固区域 ,裂纹附近处组织柱状晶区较短 ,而远离裂纹处的柱状晶区较长 ;并提出了降低锻模件热裂纹的几点措施     

A356铸造铝合金的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展研究

研究了A356-T6铸造铝合金的缺口疲劳裂纹萌生与早期扩展行为及机制.结果表明,热等静压试样的疲劳抗力优于非热等静压试样.对于钝缺口试样,疲劳裂纹萌生于缺口根部附近的多个平面,最终哪个裂纹源扩展成主裂纹取决于局部微观组织.对于缺口几何形状不同的热等静压和非热等静压疲劳试样,在疲劳过程中,不管是在高应力状态下,还是在低应力状态下,都出现了铝基体的循环塑性变形和共晶硅粒子断裂导致疲劳裂纹萌生.对于非热等静压试样,铸造缩孔在构件的疲劳过程中起着重要作用,但即使缺口根部存在较大尺度的铸造缩孔,导致了疲劳裂纹萌生,但也同时观察到疲劳裂纹从共晶硅粒子、金属间化合物、铝基体的滑移带和铁基金属间化合物等处萌生.对于脆性的A356铸造铝合金可采用修正的断裂力学参量ΔKn、局部应力范围Δσ或局部应变幅Δε/2作为控制参量来表征疲劳裂纹萌生行为,而缺口有效应力强度因子范围ΔKneff和ΔJs参量可用来表征缺口场中短裂纹扩展行为.     

金属凹模中半埋藏环形裂纹电磁热止裂的数值模拟

采用有限元方法研究了带半埋藏环形裂纹的Cr12MoV圆筒形凹模的电磁热止裂问题 ,建立了超强脉冲电流放电瞬间 ,环形裂纹尖端附近电场、温度场和热应力场的藕合关系。数值模拟分成热—电藕合 (焦耳热问题 )和热—机械藕合两个过程来实现 ,通过数值解析轴对称模型 ,给出了脉冲放电瞬间Cr12MoV凹模中电流—温度—热应力的求解过程 ,得到了脉冲放电瞬间带半埋藏环形裂纹凹模的温度场和热应力场。     

单晶Nb循环变形过程中疲劳裂纹的萌生及其机制

用光学显微镜，扫描电镜和透射电镜观察了Ｎｂ单晶在循环变形后的表面形貌和饱和时的错组态。发现疲劳裂纹的萌生和表面形变带有关，当滑移线和形变带方向平行时，在双形变带的公共皱折处很容易萌生疲劳裂纹，已萌生裂纹呈交滑移特征，在裂纹萌生处附近，有很多由交滑移引起的滑移台阶，根据我们的实验结果，从理论上对Ｍｏｔｔ的疲劳裂纹萌生模型进行修正，也为Ｍｏｔｔ模型提供了实验依据，     

RESEARCH ON THE FORMATION MECHANISM OF INTERNAL CRACK IN THE CONTINUOUS CASTING SLAB

In view of the periodic bending deformation of solid-liquid interface in the solidification process for continuous casting slab, the variation of temperature gradient and dendritic spacing in the front edge of the solid-liquid interface, and the nucleation and propagation process of crack were studied. It is shown that the bending deformation of the interface results in the temperature field change in the front edge of solid-liquid interface, and the occurrence of temperature gradient along drawing direction results in the growth of secondary dendrites. The initial crack formed during the middle and final stage of solidification may extend to the surface of the casting slab and become an internal crack. The results of the theoretical analysis are basically in agreement with that of the experiment.     

电磁铸造大板坯不平直度形成机制的实验研究

依据电磁铸造大板坯铸造特点,设计了模拟大板坯变形过程的实验装置,通过动态和静态测量了Ａｌ－Ａｌ－４．５Ｃｕ合金（质量分数,％）板坯的不平直度的形成过程及最终的量值。考察了铸坯在不同宽厚比的条件下,不同工艺参数对平直度的影响,结果表明：板坯不平直度主要形成于板坯的凝固阶段;控制板坯表面温度是控制铸坯变形的关键因素。提高宽面在铸坯凝固过程的表面温度。改善宽面表面温度的不均匀性,可以有效地改善大板坯不平     

薄板坯连铸连轧工艺热过程数值模拟的研究

本文针对连铸连轧的热过程，建立了各工艺的热过程的数学模型，并开发了相应的软件。采用该软件对个别典型的工艺进行分析，为连铸连轧生产线的设计提出了有益的建议。     

铸坯凝固过程计算机模拟

为了克服仅仅以铸坯热平衡为基础进行建模的不足,针对传热、钢水流动和凝固三种现象,建立起铸坯凝固过程的数学模型。实验表明,基于这种模型的计算机模拟结果与实际连铸生产中的铸坯凝固过程十分接近,为铸坯冷却控制提供了可靠的保证。     

铝合金低频电磁铸造过程中裂纹的抑制

CREM(casting-refining-electromagnetic)法可消除铝合金铸锭中的裂纹，原因可归结为两方面：一方面通过改善铸造条件使得不可补缩区缩小、内应力或应变降低、金属高温脆性区主要处于受压状态等形式减少了热裂纹形成的诱因．另一方面，通过缩小高温脆性区、提高固液状态伸长率、降低晶界低熔点化合物数量和有效结晶区间线收缩大小等途径提高了合金铸锭的抗热裂能力，从而抑制了裂纹。     

点蚀坑的形貌与腐蚀疲劳裂纹萌生

将预产生点蚀的1Cr18Ni9Ti疲劳试样进行长期(N>1×10~6cyc.)疲劳试验。其中一些在6％FeCl_3水溶液中进行,另一些在空气中进行。用定量金相方法逐个测量点蚀坑的直径和深度。发现点蚀坑的深径比和深度都与裂纹萌生有关,且在不锈钢点蚀坑的裂纹萌生过程中力学因素起主导作用而与碳钢完全不同。通过蚀坑底部的扫描电镜观察,分别确定了不锈钢和碳钢点蚀坑中裂纹萌生的初始位置,并依此讨论了腐蚀疲劳裂纹萌生机理。     

车轮的热烈和磨损机理与抗热裂耐磨车轮的研制

本文研究了车轮踏面的热裂和磨损机理,结果表明,车轮热裂主要与其含碳量和硬度有关;在使用合成闸瓦时,车轮踏面的磨损率与新形成的“白层”(马氏体)的断裂韧性有关。研制的抗热裂耐磨车轮(55SiMn)取得了明显的运用效果。     

环形结构激光焊接凝固热裂纹的实验研究和数值模拟

以激光焊接平面环形结构时,在首尾段重叠焊接部分发生的凝固热裂纹为例,采用实验和数值模拟相结合的手段,从冶金和力学2个方面综合研究了环形焊缝凝固热裂纹的发生机理.对凝固热裂纹附近的微观组织进行观察,并用电子背散射衍射对裂纹附近晶粒尺寸进行测量,发现重叠焊缝中心部位晶粒粗大,而粗大晶粒导致焊缝金属凝固时韧性下降.利用有限元...     

粉末注射成形坯冷凝过程产生应力开裂的计算机预测

用有限差分法模拟了粉末注射成形简单坯件冷却凝固过程应力的生成,以预测坯件内是否产生裂纹,并将计算结果与文献实验结果作了比较。预测结果与文献结果在较高模温下一致,但模温较低时出现偏差。同时,还简要探讨了模型中引入误差的主要原因,为进一步优化模型提供了途径。