Al-Pb合金雾化液滴的液-液相变动力学

对Al—Pb合金进行了气体雾化实验,得到了Pb以细小粒子形式均匀分布于基体的粉末,建立了能描述在弥散相液滴形核、扩散长大、碰撞凝并和空间迁移共同作用下雾化液滴凝固过程组织演变的模型;对凝固组织形成过程进行了计算,结果表明,模拟结果与实验结果吻合得很好;并分析了Al—Pb合金雾化液滴的凝固过程．     

ZA27合金凝固过程数值模拟

针对ZA27合金的凝固特性，建立了两相流凝固模型，用phoenics软件在三维柱坐标系中建模，用有限差分法离散。计算结果与试验结果基本吻合，表明该凝固模型能较好地模拟比重偏析现象。     

多元合金激光增材制造凝固组织演变模拟

针对多元合金激光熔覆过程,基于有限元方法和元胞自动机技术建立了多元合金激光熔覆熔池三维传热传质及凝固组织形貌演变模型,通过自行开发的宏微观耦合接口程序实现了三维熔池模型和多元合金凝固组织演变模型的耦合. 针对IN718激光熔覆过程中的传热传质和凝固组织演变过程进行了模拟,研究了基板初始晶粒尺寸、异质形核及多层熔覆扫描路径对熔覆层凝固组织形貌的影响机理,并对模拟结果进行了试验验证. 结果表明,模拟结果与实际物理过程吻合较好,所开发的耦合模型能够真实反映多元合金激光熔覆过程.     

快速冷却条件下Cu-Co合金的凝固

利用气体雾化方法研究了Cu-20%Co(质量分数)合金的快速凝固行为,获得了富Co相以微细球形粒子形式分布于基体的合金粉末.建立了Cu-Co雾化液滴快速凝固过程模型,模拟分析了雾化液滴凝固的动力学细节.结果表明:所建模型能很好地描述Cu-Co合金雾化液滴冷却凝固过程;液一液相变过程中组织演变是弥散相液滴形核、长大,碰撞凝并和空间迁移共同作用的结果;雾化液滴尺寸越大,冷却越慢,富Co相液滴的形核速率越低,凝固后富Co相的弥散度越差.     

Mg-9Al合金铸造凝固模型

在热力学基础上建立了Mg-9Al合金的铸造凝固模型。考察了Mg-9Al合金在铸造凝固条件下的固相分数、体积收缩和微观偏析行为。模拟结果表明，在本凝固条件下，合金实际凝固结束温度在共晶温度附近而不是固相线温度。凝固过程中的体积变化也是非线性的。在凝固初始阶段收缩较大；当剩余液相到达共晶成分时收缩较小。在凝固后期由于发生共晶转变，产生剧烈的凝固收缩。模拟结果与实验测试相符合。     

纤维增强二元铝合金凝固偏析的数值模拟

根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理 ,建立了纤维增强二元铝合金的凝固模型。利用所建立的模型 ,对Al2 O3 /Al Cu合金复合材料凝固时溶质传输和分布进行了数值模拟 ,研究了复合材料凝固时溶质偏析对纤维 /基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。     

合金凝固过程再辉现象的数值模拟

本文采用二元合金的等温相场模型,在假定温度在计算区域空间上保持一致的情况下耦合计算热平衡方程,以Al4.5%Cu合金为例模拟了在不同冷却速率下二元合金凝固过程的枝晶生长过程及其再辉现象.结果表明:利用相场模型可以逼真地模拟二元合金过冷熔体中的枝晶生长过程,与试验得到的枝晶形貌吻合较好;凝固潜热和冷却速率显著影响枝晶的生长行为,再现其凝固过程的再辉现象,模拟的结果与经典枝晶生长理论相吻合.     

电磁离心凝固过程中宏观偏析的数值模拟

基于连续模型建立了非惯性坐标系下电磁离心凝固过程流动、传热、传质耦合数学模型．依此模型对Al-5％Cu合金进行了模拟计算．结果表明，电磁离心凝固过程中，电磁力使熔体的平均径向运动速度下降．熔体流动状态的改变使凝固合金外层的逆偏析减轻，凝固过程中两相区的负偏析也减轻．与普通离心铸造相比，电磁离心凝固可减轻铸件宏观偏析．模拟结果与实测铸件成分分布基本吻合，表明本数学模型较好地描述了电磁离心凝固过程．     

K4169高温合金凝固晶粒组织的计算机模拟

采用热熔法处理结晶清热的二维不稳定热导方程模拟凝固温度场，利用连续形核模型和技晶尖端生长的动力学模型，即KGT模型模拟K4169高温合金晶粒组织的形成，将凝固温度场的模拟和晶粒组织形成的模拟相耦合，计算了该合金的凝固晶粒组织特征值，包括晶粒密度和平均晶粒尺寸，并在计算机上实现了凝固晶粒组织的可视化。与试验结果进行比较后表明，模拟结果与试验结果符合较好。     

铸造合金凝固模拟潜热处理综合模型研究（一）

铸造合金潜热释放模型对铸件凝固过程温度场模拟有很大影响。本文对合金潜热处理温度回升法进行修正，建立了一种适用于任意合金的凝固综合潜热处理方法。并经实际应用进行了考核。     

Al-In难混溶合金的液相分离过程及显微组织数值模拟

建立了一个描述Al In难混溶合金冷却过程中液—液相变区微观组织演化过程的数学模型。该模型综合考虑了第二相液滴的形核、扩散长大、Brownian碰撞和运动碰撞的共同作用 ,并对模拟的结果进行了可视化动态模拟研究。以Al 3 0 %In合金为例进行模拟 ,结果表明 ,第二相在断面上的体积分数、粒子大小及分布与实验结果基本一致。这说明建立的模型对Al In难混溶合金具有一定实际预测功能。     

U-6%Nb二元合金凝固过程中显微组织与显微偏析的模拟

提出一个改进的计算固相分数的模型,利用该模型及元胞自动机方法根据相图计算将固/液界面区域内固相分数表示为一个一元二次方程,不需假设界面的位置和形状.对U-6%Nb(质量分数)二元合金的凝固组织和显微偏析的模拟结果表明:初始形核部位Nb浓度最高,随着凝固的进行,该部位Nb浓度不断下降;凝固后期晶界区贫Nb,Nb浓度最低可达3%以下.     

快速凝固Al-In偏晶合金的显微结构

采用单辊法快速凝固工艺制备均质的Ａｌ－Ｉｎ偏晶合金,并对所获得的快速凝固组织和形貌进行了观察和研究。结果表明,细小的Ｉｎ颗料均匀分布在Ａｌ基体中：在甩带厚度方向上,随着与激冷面距离的增大,Ｉｎ颗粒尺寸逐渐增大;在同一辊速条件下（同一冷却速率）,随着Ｉｎ含量的增加,Ｉｎ颗粒的平均尺寸也不断增大;同一成分条件下,随着辊速的升高,Ｉｎ颗粒的平均尺寸不断减少;单辊法快速凝固过程中第二相液滴通过Ｂｒｏｗｎｉ     

连续凝固偏晶合金薄带凝固组织进化过程模拟

分析了偏晶合金薄带垂直连续凝固过程,发展了描述该条件下偏晶合金凝固组织演变的数学模型,将计算的温度场和浓度场与凝固组织演变的控制方程相耦合,模拟了Al-5Pb(质量分数．%)合金的凝固过程．结果表明．在固/液界面前存在一过冷区、弥散相液滴在此区间内形核,这些液滴在移向凝固界面的过程中进行扩散长大,随着凝固速度的提高,形核率升高,弥散相液滴的数量密度增大．平均半径减小。     

Computer modeling of particle pushing and clustering during matrix crystallization

Two-dimensional cellular automaton computer simulations were carried out to model the geometric interaction between mobile, equiaxed particles and growing matrix grains, thus simulating crystallization (respectively, recrystallization, phase transformation or solidification) of a matrix material containing a mobile second phase (e.g. solid particles, liquid droplets or gas bubbles). The model allows the study of particle pushing by growing grains, which leads to particle accumulation and clustering at grain boundaries and triple points, and concomitant particle depletion within grains. Parameters explored are particle area fraction, particle settling speed, particle cluster mobility and grain nucleation rate under continuous nucleation conditions. These parameters are found to strongly affect the particle spatial distribution and clustering during and after crystallization. Conversely, the particles have no measurable effect on the grain shape or size. Finally, site-saturated nucleation at the boundaries of the simulation field is investigated, simulating e.g. solidification from crucible walls or recrystallization from sample edges. Pronounced clustering of particles takes place at grain boundaries and is further accentuated by particle settling.     

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。     

OSTWALD COARSENING UNDER CHANGING VOLUME FRACTION CONDITION

ＯＳＴＷＡＬＤＣＯＡＲＳＥＮＩＮＧＵＮＤＥＲＣＨＡＮＧＩＮＧＶＯＬＵＭＥＦＲＡＣＴＩＯＮＣＯＮＤＩＴＩＯＮＺｈａｏ；ＪｉｕｚｈｏｕＧｕｏ，ＪｉｎｇｊｉｅＪｉａ；ＪｕｎＬｉ；Ｑｉｎｇｃｈｕｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎ...     

Simulation of nucleation and coalescence of second phase droplets during earth-based solidification process of immiscible alloys

1INTRODUCTION Theproductionofuniform,homogeneous micro compositesfrommaterialshavingdifferentdensities,suchasimmisciblesystemsisdesirable formanyapplications,forexample,asengineering andelectronicmaterialsandself lubricatingbear ings[1].Thesolidifiedmicrostructureofimmiscible alloysstronglydependsonthenucleation,diffu sionalgrowth,collisionandcoalescenceofthesec ondphasedroplets.Therehavebeenseveralat temptstomodelatleastpartofthemicrostructure evolutioninthemiscibilitygap.RogersandDa vis…     

Cu-13.5%Sn合金雾化液滴凝固过程模拟

在群体动力学的基础上,提出了描述Cu-13.5%Sn（质量分数）合金雾化液滴凝固过程的动力学模型;并将其与液滴的传热方程和运动方程相耦合,对雾化液滴的冷却凝固过程进行了模拟分析,探讨了液滴尺寸、气体初始速度、熔体过热度和初生相与异质形核基底间润湿角对液滴凝固行为的影响.模拟结果表明：本模型能够很好地描述雾化液滴的凝固过程;液滴冷却至一定温度开始形核,随后晶粒长大;液滴直径越小,冷却速度越快,液滴内晶粒数量密度就越高,凝固结束时晶粒亦越细小.形核润湿角和熔体过热度的增加,导致液滴内晶粒数量密度降低,晶粒半径增大;而气体初始速度的增加,有利于液滴内晶粒细化.