低温变形Nb微合金钢铁素体相变的数学模型

以热力学和动力学理论为基础，研究了Nb微合金钢热变形过程中铁素体相的形核及长大过程，在形核速率计算中引入变形储能、晶界凸阶及微合金元素的作用，建立了低温变形诱导铁素体相变的动力学模型，分析了热变形参数和化学成分对相变分数和晶粒尺寸的影响．变形温度的降低和变形程度的增加，促进了α相变过程，相变体积分数增加，晶粒得到细化．C与Mn含量增加的效果则相反．模型应用于热轧带钢生产过程的模拟，计算结果和实测结果吻合良好．     

关于多孔材料的新模型

指出了多孔材料的经典性模型-Gibson-Ashby模型的不足,如孔隙单元非密积、棱柱状态不等价等,提出了一个能弥补Gibson-Ashby模型这些不足的新模型．应用这个新模型,可获得与实验结果符合良好的三维网状泡沫材料电阻率关系和力学关系的表征．实验结果证明,应用于多孔材料时,由新模型所得的有关数理关系明显优于Gibson-Ashby模型。     

非热弹性马氏体相变的细观本构模型

为了更清楚地认识铁基合金经受非热弹性马氏体相变的本征特性,在细观尺度对非热弹性马氏体相变进行了研究.基于马氏体相变晶体学和内变量本构理论建立了非热弹性马氏体相变的细观本构模型.该模型采用微区相变应变、奥氏体及马氏体的塑性应变表征宏观的非弹性响应,把奥氏体和马氏体变体的等效塑性应变率和体积分数变化率作为内变量描述微观结构变化.模型采用J2流动理论描述微区塑性流动,与采用晶体塑性的描述方法相比模型更简单,且更适用于工程计算.单晶奥氏体单变体简单剪切的模拟结果表明:随着应变的增加,先发生奥氏体塑性变形,进而发生相变,马氏体体积分数与应变呈线性关系;温度较低时易发生马氏体相变并使得材料的强度提高.     

振动场作用下聚合物的新型动态塑化熔融模型

将振动场引入聚合物塑化挤出的全过程,建立了振动挤出机的聚合物动态解析熔融模型．振动场的引入使挤出机的熔融塑化能力得到了很大的提高,熔融段的长度随着振动频率和振幅的增大而减少．在该模型中,随着熔融过程的进行,熔体的厚度缓慢增加,而固体床缓慢减少,直到聚合物熔体填满整个螺槽横截面;在稳定情况下,熔融段的长度不变,聚合物颗粒进入料筒的速度与挤出机的熔融速度以及产量相等．但是,当熔融段的长度达到某一稳定值后,再增大振幅或频率,熔融段的长度不再发生明显的变化．用该模型能很好地预测振动挤出机的成型参数,得到优化条件．将计算值与实验值比较验证了各振动参数（振幅和频率）对振动挤出机塑化熔融能力的影响．     

Fe-Ni机械合金化过程中马氏体的形成及相变

研究了Ni含量、机械合金化工艺参数对Fe-Ni机械合金化过程中马氏体相变的影响及其机理.结果表明:在Fe-Ni机械合金化过程中存在着马氏体相变,但继续机械合金化马氏体是否会发生逆转变主要由Ni含量决定.当Ni≤30%(质量分数,下同)时,机械合金化引起的材料局部温度未达到形变促使马氏体相变逆转变开始温度,因此继续机械合金化马氏体不转变.对于Fe-35Ni,形变促使逆转变的开始温度低于局部温升,马氏体将向奥氏体转变.当Ni含量为35%时,随着机械合金化时间的延长、球磨速度和球料比的提高,机械合金化可以提供的相变驱动力增大导致奥氏体的量逐渐增多.     

CSP变形过程中碳化铌析出的动力学模型

本文在经典形核和长大理论模型的基础上,建立了适用于薄板坯连铸连轧(CSP)变形过程中NbC析出的动力学模型.该模型考虑了不同扩散速率原子的质量守恒、软撞击及毛细管效应,并假设碳化物主要在位错上析出,位错密度按照Atsuhiko模型计算.计算结果表明,在不发生软化行为的情况下,按照某实际CSP生产线生产工艺六道次变形后,Fe-0.046Nb-0.053C%(质量分数)钢的平均位错密度为3×1013m-2,开轧2 s后NbC开始析出.随着轧制过程的进行,NbC的最大半径逐渐增大,六道次轧制后最大半径为57 nm.随着轧制过程的进行、变形量的增大以及温度的降低,NbC的平均半径逐渐增大.轧制完成的瞬时钢中析出的NbC粒子的平均半径为27 nm,体积分数为0.0011%,后者远低于对应的平衡体积分数0.0496%.     

金属橡胶材料的动态力学模型

提出了用等效粘性阻尼理论和试验相结合，建立金属橡胶材料动态力学模型的一种新方法，用此方法，把金属橡胶材料的阻尼耗能机理等效为粘性阻尼，金属橡胶的恢复力由高阶非线性多项式和等效的粘性阻尼力叠加而成、模型中考虑了振幅和频率的影响，参数可通过试验数据辨识出来．用所建模型可以重新构造其它振幅和频率下的恢复力与位移的滞后曲线，得到了金属橡胶材料阻尼特性在振幅和频率影响下的变化规律．     

用相场方法模拟Fe-C合金枝晶生长

采用相场法模拟了Fe-0.5%C合金等温凝固过程中单个枝晶和多个枝晶的生长,研究了过冷度、各向异性、界面厚度、晶体取向以及扰动对枝晶形貌的影响,获得了具有二次分枝的枝晶形貌,再现了枝晶生长过程及枝晶臂之间的竞争生长.模拟结果表明:凝固过程中存在溶质富集和枝晶偏析,枝晶主干溶质浓度最低,枝晶臂之间的液相浓度最高.随着过冷度的增大,枝晶生长加快且分枝发达;界面厚度直接影响枝晶的生长速度;各向异性影响枝晶的形态;晶体取向与坐标轴方向一致时枝晶优先生长;扰动的加入导致枝晶分枝的形成.