浇注温度对双辊薄带凝固组织影响的模拟预测

在已建立的理论数学模型的基础上，以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象，模拟预测了在薄带厚度保持不变条件下浇注温度对薄带凝固组织中柱状晶区比例、柱状枝晶间距和取向度的影响规律。结果表明：随着浇注温度升高，1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例首先增大，然后又逐渐减小。而柱状枝晶取向度和枝晶间距则随着浇注温度的升高而减小，但在较高的浇注温度条件下，柱状枝晶问距在凝固结束时有突然增大的趋势。     

熔池高度对双辊薄带凝固组织影响的模拟预测

在已建立的理论数学模型的基础上，以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象，模拟预测了薄带厚度保持不变条件下熔池高度对薄带凝固组织的影响。研究结果表明：随着熔池高度增加，1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例首先增大，然后又逐渐减小。而柱状枝晶取向度和枝晶间距则随着熔池高度的增加而增大，但在较低的熔池高度条件下，柱状枝晶间距在凝固结束时有突然增大的趋势。     

工艺因素对双辊薄带钢凝固组织影响的模拟预测

在已建立的理论数学模型的基础上,以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象,模拟预测了薄带钢连铸过程的主要工艺参数(浇注温度、浇注速度及熔池高度)对双辊薄带钢凝固组织中柱状晶区比例、柱状枝晶间距和取向度的影响规律,从而为通过工艺优化来控制双辊薄带钢的凝固组织和实现对双辊薄带钢质量的最佳控制提供了理论依据。     

熔体过热对AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带组织的影响

采用水冷铜模薄带铸造方法研究了熔体过热对AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带组织的影响.结果表明:AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带由外层的胞状奥氏体组织、次外层的柱状铁素体枝晶组织和中心的等轴铁素体枝晶组织组成;随着熔体过热度增加,奥氏体胞晶间距和柱状铁素体二次枝晶间距随之增加,残余铁素体含量亦降低.过热度的增加降低了熔体过冷度和冷却速率,造成薄带凝固组织中枝晶间距的增加和残余铁素体含量的降低.     

不同参数脉冲电流对不锈钢Cr18Ni9Ti凝固组织的影响

采用储能电容为1200μF的脉冲电源，在不同的脉冲电压下，对奥氏体不锈钢1Crl8Ni9Ti进行脉冲电流处理。实验结果表明：脉冲电流能够细化奥氏体不锈钢的凝固组织，使奥氏体一次枝晶长度缩短，二次枝晶间距减小。在一定范围内，脉冲电压升高和脉冲重复率增大都有利于奥氏体不锈钢凝固组织的细化和改善。     

Mg含量对金属型铸造Al-Mg合金的微观组织和枝晶形貌的影响

利用OM、EM研究了Mg含量对金属型铸造Al-Mg合金微观组织和枝晶形貌的影响,并用EBSD(电子背散射衍射)研究了组织中柱状晶的生长取向.结果表明:不同成分的合金其组织主要由柱状晶区和等轴晶区组成,纯铝的柱状晶区最大,随着Mg含量的增加柱状晶区的宽度逐渐减小,当Mg含量达到15％时柱状晶区完全消失;一次枝晶间距则随Mg含量的增加而持续增加,且枝晶形貌由胞状晶转变为柱状树枝晶,最后变为等轴晶;Mg元素对Al-Mg合金中初生晶的生长取向有一定的影响,在Mg含量为2％时,枝晶生长取向以[100]晶向为主,同时还伴有[011]、[120]、[230]晶向,而Mg含量为10％时,枝晶的生长取向为[001]晶向.     

倾斜式冷却剪切工艺条件对半固态合金组织的影响

采用自制的倾斜式冷却/剪切试验装置,对制备1Cr18Ni9Ti不锈钢与Al-Mg合金半固态坯料过程中,工艺条件对合金组织的影响进行了研究.结果表明,合金组织逐渐由粗大的树枝晶向细小的球形晶演变,组织形成过程与枝晶的破碎以及整体爆发形核机制有关.倾角、冷却板长度、浇注温度对合金组织具有重要影响.在本试验条件下,最佳倾角与冷却板长度为α=45°,L=650 mm,t=660～690 ℃为制备Al-Mg合金半固态坯料的最佳工艺参数.倾斜式冷却剪切流变显著改善了1Cr18Ni9Ti不锈钢组织与常规铸造的Al-10Mg合金的羽毛晶组织.     

12Cr18Ni10Ti钢TIG焊工艺及接头力学性能

通过对12Cr18Ni10Ti不锈钢板材和管材进行焊接工艺试验,确定与优选了焊接工艺参数,对比了手工TIG焊及自动TIG焊的室温、高温拉伸力学性能、焊缝硬度及其金相组织.结果表明:管材的室温拉伸性能与板材的相当;手工TIG的焊缝中部组织基本上倾向于等轴状铸造枝晶组织,自动TIG焊的焊缝中部组织倾向于柱状枝晶组织;热影响...     

激光选区熔化组织分析及人工神经网络力学性能预测

采用激光选区熔化技术（selective laser melting,SLM）制备18Ni300时效模具钢.通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）,研究试样的枝晶生长取向和凝固组织状态.利用人工神经网络对激光功率、扫描速度和扫描间距进行重要性分析,同时采用BP （back propagation,BP）神经网络以工艺参数为特征对材料的抗拉强度进行预测,应用遗传算法（genetic algorithm,GA）对神经网络权值和阈值进行寻优.结果表明,试样组织主要呈树枝柱状生长,外延生长明显,组织取向主要取决于熔池底部的凝固条件;熔池顶部易发生柱状晶向等轴晶转变（columnar to equiaxed transition,CET）,可以通过调节工艺参数来控制转变区的大小;热毛细对流导致熔池其它区域也出现枝向转变区.人工神经网络重要性预测结果由大到小的顺序是激光功率、扫描速度、扫描间距,BP拟合结果与实际结果较为接近,决定系数R2=0.73.     

半导体激光焊接85Cr17与0Cr18Ni9不锈钢的组织与性能

采用半导体激光作为焊接热源,对高碳马氏体不锈钢85Cr17和奥氏体不锈钢0Cr18Ni9进行对接焊试验,分析了焊接接头的显微组织并测试了显微硬度和拉伸强度.结果表明:采用半导体激光焊接工艺可实现85Cr17和0Cr18Ni9的对接焊,获得连续、平整的焊缝;焊缝中心区域主要为等轴晶,近中心区为柱状晶与树枝晶的混合组织.靠近基体侧的焊缝边缘区为柱状晶组织;焊缝区的平均硬度高于两种基材;拉伸试样均断在85Cr17侧热影响区,未焊透时,焊接接头抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的88%,焊透时,抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的95%以上.     

铝双辊连续铸轧凝固微观组织的数值模拟(英文)

在研究双辊连铸纯铝薄带凝固过程的基础上,基于金属凝固的基本原理,并运用现代计算机仿真技术建立双辊连续铸轧纯铝薄带凝固的异质形核,枝晶尖端的生长动力学(KGT),柱状晶向等轴晶生长的转变(CET)的解析模型;建立基于元胞自动机(CA)的双辊连铸纯铝薄带凝固组织的仿真模型,为双辊连铸薄带凝固组织的仿真模拟奠定基础,从而为双辊薄带连铸工艺提供一定的理论指导。同时,利用双辊薄带连续铸轧纯铝凝固微观组织过程验证数学模拟的可行性。     

Micromodel of Simulation on Twin-Roll Continuous Casting Thin Strip Solidification Structure

在研究双辊连铸铝合金薄带工艺凝固过程的基础上,基于金属凝固的基本原理,建立双辊连铸铝合金薄带凝固的异质形核、枝晶尖端的生长动力学(KGT)、柱状晶向等轴晶生长的转变(CET)的解析模型,同时建立基于元胞自动机(CA)的双辊连铸铝合金薄带凝固组织的仿真模型,为双辊连铸薄带凝固组织形成的仿真模拟奠定基础,从而为双辊薄带连铸工艺提供一定的理论指导。同时利用铝合金双辊薄带连续铸轧组织凝固过程验证了数学模拟的可行性。     

双辊连铸铝合金薄带凝固组织模拟的微观模型

在研究双辊连铸铝合金薄带工艺凝固过程的基础上,运用金属凝固的基本原理,并运用现代计算机仿真技术,建立了双辊连铸铝合金薄带凝固的异质形核、枝晶尖端的生长动力学、柱状晶向等轴晶转变(CET)的解析模型,同时建立了基于元胞自动机(CA)的双辊连铸铝合金薄带凝固组织的仿真模型,为双辊连铸薄带凝固组织形成的仿真模拟奠定了基础.     

电渣熔铸速度对金属凝固组织的影响

采用移动传热边界法及CAFE法,模拟了在不同熔铸速度下铸锭晶粒的生长过程以及二次枝晶臂间距的分布,进而探讨了熔铸速度对铸件凝固质量的影响。结果发现,电渣熔铸过程中,金属熔池的形状决定了柱状晶的生长方向。随着熔铸速度的增加,生长方向与熔池上升方向之间的夹角也增大,这会造成铸件力学性能的降低。二次枝晶臂间距是决定铸件冶金质量的一个重要因素,其是铸件局部冷却速度的函数。随着熔化率的增加,二次枝晶臂间距减小,这有利于减小铸件中的晶内偏析及显微缩孔的产生,从而有利于提高铸件质量。熔铸速度是电渣熔铸过程的主要控制参数,对铸件凝固质量有很大的影响,太高或太低的熔铸速度均会造成铸件凝固质量的降低。     

双辊薄带连铸凝固组织模拟微观模型的验证

以双辊薄带连续铸轧工艺凝固过程为基础,基于金属凝固的基本原理,并运用现代计算机仿真技术建立了双辊薄带连铸凝固过程的异质形核、修正的枝晶尖端生长动力学、柱状晶向等轴晶生长转变(CET)的解析模型以及基于元胞自动机(CA)的双辊薄带连续铸轧凝固组织的仿真模型,为双辊薄带连续铸轧凝固组织形成的仿真模拟奠定了基础,同时利用铝合金双辊薄带连续铸轧组织凝固过程验证了数学模拟的可行性。结果表明:可用建立的数学模型模拟预测铸轧工艺参数对双辊连续铸轧薄带凝固组织的影响。     

Ti-Al合金定向凝固过程中胞/枝晶间距选择的计算机模拟

利用溶质扩散控制模型对Ti-Al合金定向凝固初始阶段变速冷却过程中胞/枝晶转变过程进行了数值模拟。在给定的冷却速率下,枝晶臂间距大于胞晶臂间距,而在过渡区,枝晶间距达到最大。另外,模拟结果也显示,晶核数量对柱状晶间距产生影响,随着植入晶核数量的增加,柱状晶间距非均匀化程度明显减小。出现过渡区的原因与枝晶生长所引起固/液界面前沿成分波动有关。模拟与试验结果吻合较好。     

Analysis about forming mechanism of equiaxed crystal zone for 1Cr18Ni9Ti stainless steel twin-roll thin strip

Based on a simple macro/micro mathematical model developed in this paper and its predicted results, the forming mechanism of equiaxed crystal zone for 1Cr18Ni9Ti stainless steel twin-roll thin strip is investigated and analyzed. In the developed model, the latent heat is treated with the enthalpy method, the grid and nodes are divided by the assumed streamlines. Moreover, the heterogeneous nucleation and columnar-to-equiaxed transition (CET) models are also introduced, together with the revising of dendrite growth dynamic model of Kurz–Giovanola–Trivedi (KGT). Finally, with the help of solid fraction, the coupling of macro/micro models is realized by using different grid-sizes and time-steps, macro and micro, together with the columnar dendrite front tracing. The predicted results of mathematical models indicate that, regardless of the solidification types (semi-solid, rolling or ideal type) of 1Cr18Ni9Ti stainless steel thin strip, the thin strips include the equiaxed crystal zone. The forming of equiaxed crystal zone is possibly related to the following mechanisms: (1) the sedimentation and accumulation of free crystals floating in molten pool onto the dendrites solidification fronts and the accumulated crystals growth and (2) the suppression of the growth of dendritic solidification front and preferential growth of fine free crystals in unsolidified layer near the strip center by the abrupt decrease in the heat transfer coefficient on the strip surface after leaving the minimum gap between the rolls.     

The evolution of the growth morphology in Mg–Al alloys depending on the cooling rate during solidification

The comprehensive microstructural evolution of Mg–3, 6 and 9 wt.% Al alloys with respect to the solidification parameters such as thermal gradient (G), solidification velocity (V), cooling rate (G·V) and solute (Al) content were investigated in the present study. Various solidification techniques, including directional solidification, wedge casting, sand and graphite mould casting, gravity casting in a Cu mould and water quenching, were employed in order to obtain wide ranges of cooling rates between 0.05 and 1000 K s^–1. The microstructural length scales of Mg–Al alloys, such as secondary dendrite arm spacing and primary dendrite arm spacing, were determined experimentally and compared with published models. In addition, the solidification parameters of morphological transitions such as cellular to columnar dendrite and columnar to equiaxed dendrite were also determined. Based on all the experimental data and the solidification model, a solidification map was built in order to provide guidelines for the as-cast microstructural features of Mg–Al alloys.