合金定向凝固一次枝晶间距模拟

建立二元合金树枝晶生长的二维元胞自动机模型,模拟丁二腈2.5%(质量分数)乙醇定向凝固枝晶生长和一次枝晶间距选择过程。模拟结果表明:在给定的凝固条件下,定向凝固一次枝晶间距可在一个范围内变化,其具体取值与凝固历史具有相关性。在相同的温度梯度和不同冷却速度下,模拟给出的一次枝晶间距上、下限与实验结果吻合较好,详细分析影响定向凝固一次枝晶间距上下限的因素。结果表明:在给定凝固条件和合金系条件下,液相中无对流,影响一次枝晶间距上下限的主要因素是界面能和溶质扩散系数。     

Al-7Si-0.36Mg合金定向凝固一次枝晶臂间距实验和模拟

通过Al-7Si-0.36Mg合金定向凝固实验和元胞自动机模型,开展定向凝固枝晶形貌演化和一次枝晶臂间距选择过程的实验和模拟。结果表明:在给定的凝固条件下,一次枝晶臂间距范围是一个连续的变化区间。在恒定温度梯度和不同凝固速度条件下,测得Al-7Si-0.36Mg合金一次枝晶臂间距上限值(λmax)、下限值(λmin)和平均值(λave)以及生长速率之间的关系,且上限值和下限值的比值接近3。模拟结果与实验结果的吻合程度明显优于Hunt-Lu等解析模型的预测结果,表明CA模型在枝晶定向凝固过程枝晶形貌演化模拟和枝晶臂间距预测等方面的准确性。结合模拟研究和文献调研分析影响定向凝固一次枝晶臂选择的因素,包括抽拉速度v、温度梯度G、界面能大小、溶质扩散系数DL、枝晶生长取向与热流方向的偏离角度θ等。     

定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织与抽拉速率的关系

用自制下拉式定向凝固设备,在一定的温度梯度下,在20-220μm/s的抽拉速率范围制备定向凝固Al-4.5%Cu合金,并对其微观组织、特别是一次枝晶间距随抽拉速率的变化规律进行研究。结果表明：定向凝固微观组织随抽拉速率的增大呈细化趋势,其一次枝晶间距减小;当抽拉速率小于100μm/s时,枝晶间距随抽拉速率而减小的幅度较大;当抽拉速率大于100μm/s时,枝晶间距减小幅度较为平缓。在综合分析抽拉速率、界面生长速率、温度梯度等影响因素的基础上,推导出界面局域平衡条件下预测定向凝固次枝晶间距的理论模型,该模型能够较为准确地反映定向凝固一次枝晶间距随抽拉速率在100-220μm/s范围的变化规律,为定向凝固工艺获得特定组织而预先选配合适的工艺参数提供理论参考。     

Al-3．6％Cu合金定向凝固一次枝晶间距选择

采用Al—3．6％Cu单相固溶体合金,进行了较为全面的定向凝固淬火实验,考察了籽晶选取对合金凝固界面形态及一次枝晶间距的影响,并进一步分析了一次枝晶间距随凝固速度的演化规律。研究发现,籽晶的选取时于定向凝固的界面晶体取向和一次枝晶间距具有重要的影响,平均一次枝晶间距随着凝固速度的增大逐渐减小,且存在一个较宽的容许范围。实验结果与HL模型及LIN自洽模型计算获得了较好吻合,而KGT模型明显高估了实验值。     

晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金一次枝晶间距的影响

采用定向凝固方法,研究了晶体生长速率对定向凝Al-4.5%Cu合金一次枝晶间距的影响.试验结果表明,晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织影响非常显著.生长速率较低时,获得的组织为粗大的树枝晶,一次和二次枝晶都比较发达,定向凝固组织特征不明显;晶体生长速率为60 μm/s以上时,定向凝固组织特征明显显现出来;随着晶体生长速率的进一步提高,枝晶细化,枝晶间距明显减小;晶体生长率为123μm/s时,此时测得一次枝晶间距值(104.7μm)和Hunt模型的计算值(98.8 μm)能比较好的吻合.     

Al—4.5Cu单晶定向凝固一次枝晶间距研究

采用Ａｌ－４．５Ｃｕ单晶进行台阶变速定向凝固实验，考察了金属合金中一次枝晶间距随凝固生长速度变化的动态响应规律，结果表明，对于确定的凝固控制参数，稳态一次枝晶间距选择一个较宽的容许分布范围，同时，平均一次间距的选择也是凝固系统所经历的历史显著地相关，实验结果很好支持了Ｈｕｎｔ－Ｌｕｅ提出了枝晶生长一次间距的下限模型。     

晶体取向对单晶高温合金一次枝晶间距的影响

在固液界面微单元热量平衡分析的基础上，建立了晶体取向对一次枝晶间距影响的理论模型。该模型表明，一维择优晶体取向与宏观定向凝固方向偏离越远，一次枝晶间距越小，对ＤＤ８单晶高温合金凝固组织尺度的实验研究结果表明，晶体取向对一次枝晶间距的影响趋势和理论模型相吻合，其影响程度和固液界面温度梯度及定向凝固速率有关。模型及实验都表明，提高固液界面温度梯度和定向凝固速率，晶体取向对一次枝晶间距的影响程度减弱。     

Zn—2.75%Cu合金定向凝固组织及对流的影响

研究了Zn-2.75%Cu合金在传统Bridgeman法和ACRT－B法下定向凝固组织的差别。着重讨论了生长速度和液相强制对流对Zn-Cu包晶定向凝固组织的影响。实验发现,在Bridgeman法定向凝固过程中,生长速度的增加使得液相中的温度梯度减小,一次枝晶间距减小,一次枝晶间距与生长速度和温度梯度的关系式为：λ1=0.6064R^-0.25GL^-0.5。强制对流使得一次枝晶发生分叉和偏转。并且随着对流强度的加大,一次枝晶间距降低,二次枝晶的生长被抑制。包晶反应的存在,使得枝晶的尖端和二次枝晶熔解,造成了固相中枝晶和初生枝晶的差别。     

DD6高温合金定向凝固枝晶生长的数值模拟研究

采用元胞自动机-有限差分(CA-FD)方法对DD6高温合金高速凝固法(HRS,high rapid solidification)定向凝固树枝晶三维生长过程进行模拟研究.建立温度场和溶质场耦合控制的枝晶生长模型,考虑抽拉速率和温度梯度等凝固条件的影响,同时考虑成分过冷、溶质分配系数、晶体择优取向等合金物性参数,模拟研究了枝晶形态的演化过程.模拟结果反映了高温合金树枝晶的竞争生长及形貌特征,描述了凝固过程的溶质分布变化及枝晶间距的动态调整过程.研究工作将模拟结果与实验结果进行了对比,两者吻合良好.模拟能够预测DD6高温合金HRS法定向凝固过程的枝晶形貌及一、二次枝晶间距动态调整过程.     

热电磁流体动力学对Al-4.5Cu合金定向凝固组织的影响

在定向凝固条件下 ,施加横向磁场。当磁感应强度 <1T时 ,有磁场存在时的显微组织较无磁场时枝晶间距增大 ,且随磁感应强度的增大 ,枝晶间距增大 ,二次枝晶间臂变粗 ,这是热电磁流体动力学影响的结果。     

EFFECT OF LIQUID FLOW ON PRIMARY ARM SPACING OF CONSTRAINED COLUMNAR CRYSTALS

An experimental apparatus,which has a convection generator and an aid-heater,is developedfor the study of the effect of stable laminar liquid flow on the directional solidification processby the use of transparent alloy SCN-2wt-% Ace.The flow is perpendicular to primary arms.By in-situ observation and photographing at different specific moments,it has been found thatsuch a flow can cause a great change in primary spacings of constrained columnar crystals:forcells,the spacings become smaller;but for dendrites,they become larger.The former is mainlydue to the tilted growth of upstreamside branches,while the latter is mainly due to the coup-ling effect of liquid flow with solutal field around dendrite tips.The faster the liquid flows,thefurther smaller the cell spacing and the further larger the dendrite spacing.     

EXPERIMENTAL RESEARCH ON DIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF Al－4．5wt％Cu ALLOY BY ACRT METHOD

ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬＳＯＬＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮＯＦＡｌ－４．５ｗｔ％ＣｕＡＬＬＯＹＢＹＡＣＲＴＭＥＴＨＯＤＪＩＥＷａｎｑｉ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｃｅ...     

Al—CuAl2共晶层片间距的数值模拟

本文根据层片状共晶生长理论,利用时间相关模型对存在对流作用的Ａｌ－ＣｕＡｌ２共晶层片间距进行数值求解。     

流动液体中夹杂物超声去除的影响因素

以高密度聚乙烯（HDPE）颗粒和水形成的悬浮液为研究体系。考察了有无超声波作用下。介质流量、夹杂物数量以及夹杂物的粒径对总去除率、上浮去除率、壁面粘附去除率的影响。实验结果表明，在短时间内（30s)超声波对流动液体中的夹杂物具有明显的去除效果。总去除率达93％。夹杂物的总去除率随着超声波输入电功率的增大而提高；超声波对较多数量或较大粒径的夹杂物去除效果更显著。超声波作用下流动液体中的夹杂物比静止液体中的更容易去除。超声波对流动液体中夹杂物去除效果的去除机理主要是通过气泡捕获夹杂物，超声空化效应产生直接包裹夹杂物的气泡以及通过夹杂物碰撞凝聚使夹杂物容易上浮实现去除。     

EFFECT OF INTERPHASE LIFT FORCE ON THE FLUID FLOW IN AN AIR-STIRRED CYLINDRICAL VESSEL

List of symbolsAB Bubble projected areas mZb. The half -- value radius of axial meall velocityCI Constant, 1.44CZ Constant, 1.92CB Constant, 0.1CD Drag coefficientCL Interphase lift force coefficientC3 Constant, 0.5C. Constant, 0.09D Effective phase diffusion coefficient, m'/sdB Bubble diameter, mdo Nozzle diameter, mF Inter -- phase force terms, N/m'FD Inter -- phase drag force, N/m:'FL Inter -- phase lift force, N/m'g Gravitational acceleration, m/s'G The production rate of t…     

汽车前照灯散热结构设计及优化

搭建大功率LED前照灯散热系统试验平台,分别用水和液态金属进行温控效果评估试验,研究结果表明液态金属具有更为显著的冷却效果。在蠕动泵转速为100 r/min时,液态金属的对流换热系数是水的1.5倍,其主要原因是液态金属具有较高的热导系数。为进一步优化和提升液态金属散热性能,采用流体力学仿真方法,系统研究流速、流道结构等对LED前照灯温控性能的影响,并提出一种新的冷板流道结构,有效改善了液态金属温控效果,对包括大功率LED灯散热系统在内的其他高热流密度散热系统同样具有参考意义。     

不锈钢冶炼用AOD炉内的射流行为和流体流动

在分析氩一氧脱碳（AOD）炉内侧吹射流行为特征的基础上,建立了描述AOD炉内三维流动的数学模型,考察了喷吹气体流量和喷枪布置对AOD熔池内湍流场的影响规律．结果表明,供气强度对AOD炉内射流流股轨迹和钢液流动产生明显影响;多枪喷吹,使熔池中流场和湍动能分布变得更加合理．计算结果与物理模型的观测结果吻合．     

Effect of electromagnetic swirling flow in slide-gate SEN on flow field in square billet continuous casting mold

In order to weaken the bias flow in the submerged entry nozzle (SEN) with slide-gate, the rotating magnetic field was imposed. The numerical method was employed to investigate the effect of rotating magnetic field on the flow field in the SEN and the mold under different slide-gate opening ratios. Numerical results showed that when the slide-gate opening ratio is smaller than 100%, the flow field in the SEN and the mold become asymmetry and there is an obvious circulation under the slidegate in the SEN. With increasing exciting current, the divergent angle of liquid steel at the SEN outlet increases, the impact depth of liquid steel in the mold decreases. With increasing slide-gate opening ratio, the impact depth of liquid steel in the mold increases and the required exciting current to weaken the bias flow should increase.     

连铸中间包内夹杂物去除机理的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度及夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流去除夹杂物效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞、聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入冲击槽,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;浇铸速度较高时,仅靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.     

金属基复合材料液态成型中液流在预制型浸渗过程的行为

总结近年来关于液态成型液流在预制型浸渗过程中行为的研究 ;在描述金属液流在预制型孔隙内的流动时 ,讨论液流在预制型的浸渗速度、最小浸渗压力以及其他因素的影响。讨论结果表明 ,液态金属在纤维中的浸渗充填过程是各种阻力与浸渗压力共同作用的结果。增强体的体积分数愈大 ,直径愈小 ,需要施加的浸渗压力就愈大。