焊接熔池表面凝固速率测量的新方法

设计了低碳钢激光点焊工艺,显示了小尺寸液态熔池均匀回缩的凝同过程,以此作为平台,进行了焊接熔池表面温度与凝固速率测量方法的研究.采用红外测温仪从熔池表面直接获取熔池凝固过程温度曲线;利用金属固相与液相表面发射率的差异从熔池凝固温度曲线中提取能准确反映液-固转变的特征信息,以此推算了熔池表面的凝固速率;并通过进一步的工艺实验,验证了凝固速率与焊点背面直径之间的良好对应关系.该方法亦适用于其它热加工过程金属凝固速率的测量与分析.     

Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固过程研究

对Al-Bi偏晶点成分合金(Al-3.4%Bi,质量分数)开展了逆重力方向的定向凝固实验,考察了凝固速度对合金凝固组织的影响,分析了试样凝固组织形成过程.结果表明:Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固时在固-液界面前沿液相内形成溶质Bi富集层,并发生液-液相变,少量相液滴在Marangoni迁移、Stokes沉积和试样自身下拉运动共同作用下进行空间迁移,当凝固速度较快时,凝固界面前沿所有尺寸的少量相液滴均向凝固界面迁移,合金凝固后少量相粒子尺寸呈现单峰分布;当试样凝固速度较慢时,部分少量相液滴在长大过程中其合速度方向按:指向凝固界面-背离凝固界面-再指向凝固界面顺序随液滴尺寸变化,合金凝固后少量相粒子尺寸分布呈现2个峰;当凝固速度较快时,少量相粒子平均尺寸R随凝固速度V_0近似呈R∝V_0~(-1/2)指数关系变化,随着凝固速度的下降,R与V_0间的关系向R∝V_0~(-1/3)指数关系趋近.     

TiAl基合金方坯冷坩埚电磁约束铸造工艺研究

利用冷坩埚电磁约束铸造工艺制备了Ti-46A1-0.5W-0.5Si的定向凝固试样,并集中考察了冷坩埚法定向凝固条件下方坯试样的表面质量、宏观组织及微观组织.研究表明,电磁场的干扰对试样表面质量的影响比较大;随抽拉速度的增加,晶粒尺寸逐渐减小,晶粒数目增多;并且发现Ti-46A1-0.5W-0.5Si合金定向凝固是一个非平衡态的过程,凝固过程中初生相既有β相又有α相.     

国外文献摘要

标题:球墨铸铁湿砂型铸造中大应力热粘塑性公式作者:Celentano D J.来源:International Journal of Plasticity.2001;17,(12)1623-1658.语种:英语摘要:本文提出了用于分析湿砂型球墨铸铁凝固过程分析用的大应力热粘塑性公式。为了描述在整个凝固过程中的热机械行为,该公式包括两个不同的互不关联的构造模型。用凝固分析试验评估了模型的效果。     

电磁场对连铸末端凝固过程的影响术

通过模拟连铸末端金属凝固的实验条件,考察施加电磁场时金属熔体内部温度场的变化情况.在Lorentz力作用下,熔体的温度分布更趋均匀;温度场的变化导致凝固速率发生改变,与未施加电磁场相比较,开始阶段的凝固速率变小,凝固末期的凝固速率增大;提出特征固相率的概念,Lorentz力加速了低于某-粘度金属熔体的热、质传输过程,表现为提高了熔体的特征固相率.     

Cu-Cr合金快淬带的凝固数值模拟

建立了单辊快淬凝固过程的数值分析模型,将真空室、冷却辊和样品带作为一个整体换热系加以考虑,以厚度为60 μm的Cu-25%Cr合金快淬带为模拟对象,对其凝固过程进行了分析研究.由冷却曲线和温度场曲线模拟结果可知,带子的凝固时间为1.0×10-4s;单辊快淬的平均冷却速度在106K/s数量级,且凝固潜热的释放不会明显地引起冷却过程的温度回升;带子的凝固速度在0.010～0.394 m/s范围之内随凝固时间的延长逐渐由大变小.通过比较模拟结果和实验结果,且参考已有研究结论,证明了该模型的正确性,得到了Cu-Cr体系的一些凝固规律和凝固参数.     

微量元素Bi对Al-Pb合金凝固过程及显微组织的影响

实验研究了微量元素Bi对Al-Pb合金凝固过程和显微组织的影响,发现微量元素Bi能显著细化Al-Pb合金凝固组织中的富Pb相粒子,细化效果随着Al-Pb合金Pb含量的增加而增强.分析了微量元素Bi对Al-Pb合金液-液相变过程的影响机理,模拟计算了微量元素Bi作用下Al-Pb合金凝固组织形成过程.结果表明,微量元素Bi减小Al-Pb合金液-液相变过程中液相间的界面能,提升了富Pb相液滴的形核率,促进富Pb相液滴的细化和Al-Pb合金弥散型凝固组织的形成.     

多元合金多晶粒的枝晶生长非等温相场模拟

基于多元合金多晶粒生长的等温相场模型,耦合温度场,发展一个新的非等温枝晶生长相场模型.利用该模型,以Al-Cu-Mg三元合金为例,模拟多元合金凝固过程中多个晶粒枝晶生长过程.结果表明,该型计算结果展现了多个晶粒枝晶的竞争生长,能较真实再现凝固过程中的枝晶生长过程;展示凝固潜热的释放;在枝晶中,先凝固部分温度要低于后凝固部分;过冷度越大,凝固速度越快.     

机械振动对AZ91充型凝固中铸件-铸型传热的影响

研究了AZ91镁合金在充型凝固过程中不同振动频率对镁合金充型过程、凝固方式和铸件-铸型间隙的影响机制,并自主设计铸件-铸型界面传热效率装置,探讨了机械振动对铸件-铸型界面传热的影响。结果表明,机械振动使充型过程中合金液流体雷诺数变大,层流边界层厚度减小;破坏凝固初期型腔壁已凝固薄层,改变镁合金的凝固方式,使合金晶粒细化、改变晶体内部相形态及分布;凝固后,使铸件-铸型间隙处于动态变化过程。进而影响了铸件-铸型界面间的传热。当振动频率分别为0,20,50 Hz时,模具所达到的最高温度值分别为365.3,372.1,377.1℃,模具温度上升至最大温度值所需的时间依次为111,100,91 s,振动频率从0Hz增大到50 Hz,模具所达到的最大温度值逐渐增加,模具温度上升至最大温度值所需的时间逐渐减少。     

温度诱导的液-液结构转变对Sn-10％Bi合金凝固的影响

以温度诱导的液-液结构转变为切入点,研究了Sn-10％Bi合金经不同过热处理后凝固行为和凝固组织的变化.首先利用自制的定向凝固装置进行了液-液结构转变对Sn-10％Bi合金的定向凝固影响的研究.然后测定经不同过热处理的合金熔体相应的凝固曲线,并观察凝固组织.结果表明,相对于在结构转变前保温处理的熔体,经历了结构转变的合金熔体,凝固时所需过冷度增大,并且凝固组织显著细化;揭示了温度诱导液-液结构转变对合金凝固行为及组织有着明显影响.     

Al-Pb合金粉末壳型组织形成过程

对Al-Pb合金开展了高压气体雾化快速凝固实验,金相观察表明粉末表面具有一Pb富集层.建立了描述雾化液滴凝固组织演变的数学模型,模拟分析了液滴凝固过程,结果表明,富Pb表层的形成是因为在液-液相变过程中富Pb液相在雾化液滴表面发生异质形核导致的.     

A novel method for solidification rate measurement of weld pool surface

设计了低碳钢激光点焊工艺, 显示了小尺寸液态熔池均匀回缩的凝固过程, 以此作为平台, 进行了 焊接熔池表面温度与凝固速率测量方法的研究. 采用红外测温仪从熔池表面直接获取熔池凝固过程温度曲 线; 利用金属固相与液相表面发射率的差异从熔池凝固温度曲线中提取能准确反映液--固转变的特征信息, 以此推算了熔池表面的凝固速率; 并通过进一步的工艺实验, 验证了凝固速率与焊点背面直径之间的良好 对应关系. 该方法亦适用于其它热加工过程金属凝固速率的测量与分析.     

熔体状态与冷速对Pb-Sb90合金初生相生长形貌的综合作用

首先探索了Pb-90％Sb合金熔体升、降温过程电阻率-温度行为,其结果提示升温过程在861 ～ 1100℃区间发生不可逆熔体结构转变;进而探讨了不同凝固条件下熔体状态与冷速对其初生相(Sb固溶体)结晶形貌的综合作用.结果表明:凝固过程冷速较慢时,转变前、后两种不同状态熔体凝固后,初生相形貌均为小平面生长特征的棱角分明多面体.随着冷却速度的提高,初生相的棱角被钝化,且树枝晶比例逐渐增多;另一方面,结构转变后的熔体状态增强了初生相形貌发生改变的这一效果.当冷速增至一定程度,转变后结构状态的熔体凝固初生相形貌完全转化为非小平面生长特征,棱角分明的多面体已不复存在.     

金属型-砂型铸造铜冷却壁的有限元模拟及凝固曲线分析

采用ANSYS有限元软件模拟了紫铜冷却壁在金属型-砂型铸造工艺条件下的凝固过程.结果表明,凝固过程遵循着顺序凝固方式.应用Schwarz模型对其凝固曲线的分析可知,该模型可较好地描述紫铜冷却壁在液态过冷阶段和固相生长阶段的凝固曲线,且模型参数具有明确的物理意义.铸件的温度梯度计算结果表明,紫铜冷却壁的纵向温度梯度最大达到73℃/m,而横向截面的温度梯度可达到369℃/m,完全可以实现顺序凝固.     

气缸体浇注系统的设计与成形过程的模拟

针对某厂一小型发动机缸体,利用大孔进水理论对其浇注系统进行设计,通过数值模拟软件模拟其充型过程及凝固过程.模拟结果表明:铸件的充型过程基本平稳、快速;凝固过程中铸件温度场分布符合顺序凝固的要求,固相分数也证实了铸件凝固过程是合理的.     

过冷液态金属的研究进展

过冷是液态金属凝固过程中的一种现象.由于过冷对凝固后的组织结构和性能有重要影响,因此,研究液态-过冷液态-固态的结构、性能及其演变,对于控制液态金属的结构及其凝固过程,开发新型金属材料具有重要意义.本文综述了实现过冷的方法以及过冷液态金属的研究现状,同时介绍了通过测量电阻率研究过冷液态结构变化的新方法,并对深过冷技术的应用进行了展望.     

对流对偏晶合金液-液相变过程的影响

建立了偏晶合金液-液相变过程中的两相流动模型,发展了偏晶合金凝固理论模型;以Al-Pb合金为例,模拟研究了偏晶合金凝固时的组织演变进程,考察了流动对凝同组织形成的影响.结果表明,对流影响液一液相变的形核特性,提高凝固界面前沿最高弥散相液滴数量密度,最大液滴半径和最高弥散相体积分数,促进宏观偏析组织的形成.     

不同凝固条件下Cu80Fe20合金凝固组织以及磁性能研究

通过制备不同凝固条件下亚稳难混溶Cu80Fe20合金,系统的研究了不同凝固条件下合金凝固组织以及软磁性能的差异。结果表明:铜板模具冷却得到的Cu80Fe20合金凝固组织由细小的胞状富Fe枝晶以及基体组成,说明该凝固条件下合金凝固过程中仅仅发生平衡液-固相转变;然而石墨模具冷却得到的Cu80Fe20合金凝固组织由球状的富Fe相、发达的富Fe枝晶以及基体组成,说明该凝固条件下合金凝固过程中不仅发生平衡液-固相转变,而且发生了液-液相分离,并发现相分离形成的少量相富Fe液滴内部结构存在富Fe层的存在,且在迁移发生聚合、凝并以及碰撞;同时研究发现,不同的凝固条件下得到Cu80Fe20合金的饱和磁化强度和矫顽力存在差异,但综合来看制备的合金均呈现良好的软磁性能。     

Al-Pb合金的快速定向凝固及其模拟

对Al-Pb合金开展了快速定向凝固实验,并根据实际凝固条件模拟计算了合金的组织演变过程.结果表明,当凝固速度不变时,Pb相粒子尺寸及其分布范围随Pb含量的增加而增大;当合金成分不变时,Pb相粒子尺寸及其分布范围随凝固速度的增加而减小.模拟结果与实验数据吻合较好,展现了快速定向凝固条件下Al-Pb合金的凝固组织形成过程.     

脉冲磁场对焊缝凝固组织的影响

以AI - 4.5Cu低温合金作为焊材模拟工业生产中大壁厚钢板焊接过程,施加脉冲磁场作为细化焊缝区晶粒的外场作用源,研究了不同脉冲磁场施加方式、励磁线圈结构、脉冲磁场参数变化以及凝固工艺参数对焊缝凝固组织的影响.试验结果表明,施加脉冲磁场能改善焊缝凝固组织,使柱状晶向等轴晶转化,细化焊缝区晶粒;特别在E形线圈横向脉冲磁场作用下的焊缝凝固组织细化效果更为明显.