真空自耗电弧熔炼γ-TiAl合金铸锭凝固组织模拟

采用CAFE模型对真空自耗电弧熔炼γ-TiA1合金铸锭凝固组织进行了数值模拟,在CAFE模型中分别采用高斯分布连续形核模型和扩展KGT模型描述晶粒形核和枝晶尖端生长速率.研究了熔炼速率、界面传热系数和形核参数对铸锭凝固组织的影响.结果表明,增大熔炼速率或者增大最大形核密度,均有利于促进等轴晶形成,抑制柱状晶晶粒长大;增大平均形核过冷度或者增大界面传热系数,均有利于促进柱状晶的形成和晶粒长大;标准方差过冷度对铸锭凝固组织几乎没有影响.     

基于三维CAFE法计算真空自耗电弧熔炼钛合金铸锭的凝固组织（英文）

建立三维多尺度数学模型计算Ti-6Al-4V合金铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中的温度场、流场及凝固组织的形成。该模型包括宏观质量、动量及能量守恒方程和介观晶粒形核生长模型。在传热与流动计算的基础上,模拟铸锭VAR过程中的三维凝固组织的形成。对比计算结果与实验观察可知,两者在晶粒结构与晶粒生长方式方面吻合较好。当考虑VAR过程中熔池表面的辐射换热后,铸锭顶部的柱状晶被很好地呈现。最后,考察了自然对流对铸锭凝固组织的影响,计算结果表明自然对流对柱状晶-等轴晶转变(CET)及晶粒尺寸影响较大,表现为促进CET及细化晶粒。     

铸件凝固过程几何模拟的缩孔缩松预测方法

以预测缩孔缩松判据Ｇ／√Ｒ为基础，经过转换、推导，得出适合于几何模拟的新判据（ｄＭ／ｄＬ），√Ｍ，并编制了预测缩孔缩松的几何模拟软件，这种预测方法操作简单，计算迅速，可对铸件工艺图上指定部位进行预测，与模数法设计铸造工艺相辅相成。     

气缸盖铸件凝固过程数值模拟及缩松缩孔预测

分析了铸件凝固过程结晶潜热释放和缩孔缩松形成条件,应用有限元法模拟了低压铸造铝合金气缸盖铸件的凝固过程,得到了在不同凝固阶段铸件的温度场,预测了铸件的缩松缩孔。在此基础上,对气缸盖铸件凝固过程进行了评价,数值模拟结果可为气缸盖铸造工艺参数设计提供参考。     

灰铁凝固过程中缩孔缩松的预测

通过热分析实验及对灰铁试件的浇注实验,分析了碳当量及孕育对灰铁凝固过程的影响.在动态膨胀叠加法的基础上,综合考虑了初始温度、碳当量、孕育、初晶和共晶体积的收缩与膨胀,建立了灰铁缩孔预测模型.开发了灰铁凝固过程数值模拟分析系统,并对实际的灰铁浇注件进行验证分析,预测结果与实验结果吻合较好.     

铸件凝固过程中缩松、缩孔预测及数值模拟优化

结合板锤铸件现场铸造工艺情况,利用ProCast软件对其凝固过程进行数值模拟,预测其存在的缩孔和缩松缺陷.根据模拟结果对铸造工艺方案进行相应改进,选出一种最优的方案,为该铸件的实际生产提供一定的参考依据.     

球铁曲轴显微组织模拟及缩孔缩松预测

球铁曲轴生产中 ,一般要求铸态基体组织中珠光体含量要大于 80 % ,铸态抗拉强度不小于 70 0 MPa,伸长率不小于 2 %。同时要求曲轴关键受力部位——曲拐处不能出现缩孔缩松。为了优化曲轴的生产工艺 ,本文采用 FTStructure软件对不同铸造方案的球铁曲轴铸态微观组织、力学性能及缩孔缩松形成倾向进行了模拟 ,对球铁曲轴的组织与性能进行了预测。1　工艺方案要进行模拟的是 6拐曲轴铸件 ,总长 84 3mm,主轴颈 5 0 mm,材质为 QT70 0 - 2 ,质量 5 4kg,采用 GF高压造型线生产。炉后成分为 :3.7%～ 3.9% C,1.8%～ 2 .2 % Si,碳当量 4 .3%～ …     

运用均衡凝固技术解决压缩机缸体缩孔缩松

利用均衡凝固技术，将大型活塞式压缩机气缸体的原底注工艺改为项注雨淋工艺，并采用冷铁等措施，使项注雨淋方式的下低上高的温度场分布趋势得到明显的加强，改变了先中间后两头的凝固顺序，缸体从总体上形成了从下往上的有利于补缩的凝固顺序，从而有效解决了压缩机缸体缩孔缩松缺陷。数值模拟结果和实际生产结果验证了工艺改进的正确性，而且废品率由原来的10％降低为5％，工艺出品率由原来的75％提高到85％～90％，效果显著。     

汽轮机阀体铸造凝固过程数值模拟及缩孔、缩松的预测

在分析了铸件凝固过程结晶潜热释放和缩孔、缩松形成条件后,应用数值模拟软件模拟了砂芯铸造汽轮机阀体的凝固过程,得到阀体铸件凝固的温度梯度分布,并预测了铸件出现缩松、缩孔缺陷的部位。在此基础上,对铸件凝固过程进行了阐述。数值模拟结果可供阀体铸造工艺设计参考。     

汽车齿轮室凝固过程数值模拟及缩孔、缩松预测

通过分析铸件凝同过程结晶潜热释放和缩孔、缩松形成的条件,使用Flow-3D软件模拟了压铸铝合金汽车齿轮室铸件的凝同过程,得到了在不同凝同时间铸件的温度场,进而预测了铸件的缩孔、缩松.以此为基础,对汽车齿轮室铸件凝同过程进行了评价.数值模拟结果可为汽车齿轮室优化设计提供有利参考.     

熔模铸钢件缩孔(松)的防止

结合生产实例，系统阐述了防止熔模铸钢件缩孔（松）的主要措施：其一是转移，即将缩孔由铸件中转移到浇注补缩系统中；其二是分散，即将缩孔分散成许多细微的缩松。     

VAR工艺参数对Ti-10V-2Fe-3Al铸锭凝固行为的影响

采用真空自耗电弧熔炼(VAR)工艺制备Ti-10V-2Fe-3Al铸锭,研究了熔炼电流和搅拌磁场等工艺参数对铸锭凝固行为的影响,并对真空自耗电弧熔炼过程中起弧、熔炼、补缩等阶段的凝固组织及熔池形貌进行了分析。结果表明,在未加搅拌磁场时,熔池较窄,铸锭组织粗大,而施加搅拌磁场后,熔池变宽且旋转明显,铸锭宏观组织中的晶粒变小;随熔炼电流增大,熔池加深,凝固组织中的晶粒变得粗大。     

TiAl合金熔模精铸件缩孔形成的数值模拟及预测

提出了广度关联搜索孤立区的新方法,结合等效液面收缩量法对TiAl合金精铸叶片缩孔形成过程进行了数值模拟,并预测了铸件缩孔的大小及产生的位置.采用熔模精铸工艺浇注了TiAl合金叶片,并对铸件进行了解剖,解剖断面与数值模拟结果进行了对比,模拟结果与解剖结果基本符合.表明这种模拟缩孔的方法可以准确地预测缩孔的大小和缩孔的位置.     

铸钢锭凝固过程数值模拟和缩孔缩松预测

用有限元法对22t钢锭凝固过程进行了模拟,计算中采用了Galerkin方法和八节点等参数单元,同时考虑钢锭和锭模界面上初期紧密接触和后期气隙形成过程中界面热阻的变化。建立的模型具有通用性,能够处理各种不同类型的边界条件和变热物性参数,用等效凝固收缩量法预测钢锭冒口部位缩孔的位置和大小,用经适当修正后的G/(?)参数(G-温度梯度,R-冷却速度)预测钢锭内部缩松。计算温度与实测温度基本吻合。     

真空自耗电弧熔炼过程中搅拌线圈参数对TC17铸锭成分和组织影响的数值模拟与实验验证

采用MeltFlow VAR软件建立了真空自耗电弧熔炼（VAR）过程中温度、电磁、流动和溶质场的耦合模型,通过数值模拟与实验验证的方法研究了搅拌电流和周期对TC17钛合金铸锭成分和组织的影响规律。结果表明,铸锭中心的Cr元素浓度从底部逐渐升高,在铸锭头部100 mm范围内出现激增,与铸锭边缘和1/2半径处表现出不同的趋势。施加搅拌磁场,有利于铸锭心部Cr元素的降低和1/2直径处等轴晶区域宽度的减小。增加搅拌线圈电流或延长搅拌磁场的周期,可以降低铸锭心部Cr元素含量并减小1/2直径处等轴晶区域宽度。这主要是因为搅拌磁场引起的角速度,加剧了熔池内湍流的速度。采用工程化规格的TC17铸锭实物解剖可知,铸锭下部柱状晶生长方向发生扰动的位置与Cr含量上升的位置相对应,均与该位置搅拌磁场的作用相关。数值模拟结果与实验数据吻合较好。     

锭模结构及浇注工艺对钢锭内部缩松的影响

本文利用清华大学开发的MISP软件,通过对10t和12t钢锭的计算,研究了锭模结构及浇注工艺对钢锭内部缩松的影响,得出了一些有益的结论。     

钛合金TC4真空自耗熔炼工艺参数对宏观偏析影响

采用Fluent软件模拟了钛合金TC4真空自耗熔炼过程中温度场、流场和溶质场相互作用,研究了与铸锭直接相关的3个工艺参数(熔速、铸锭上表面温度和冷却强度)对铸锭宏观偏析的影响规律。结果表明：不同熔炼条件下,在铸锭1000 mm高度处的铁元素径向偏析均呈钟形分布,即铸锭芯部为正偏析,表面区域为负偏析,且负偏析程度均大于正偏析。熔炼速度对铸锭温度场和宏观偏析的影响最为明显：当熔炼速度由0.15 mm/s增加到0.18 mm/s时,铸锭达到稳定熔炼阶段时的高度由1200 mm增加到1600 mm,熔池深度由494 mm增加到738 mm。当距铸锭中心距离小于130 mm时,偏析随熔炼速度增加而减小,在熔炼速度为0.15 mm/s时达到最大值,为3.36%;当距铸锭中心距离大于295 mm时,偏析随熔炼速度增大而增大,在熔炼速度为0.21 mm/s时达到最大值6.23%。铸锭上表面温度和冷却强度对宏观偏析和熔池深度的影响不明显。通过正交分析得到3个主要工艺参数对宏观偏析影响程度为：熔炼速度>冷却强度>铸锭上表面温度,并得到最优工艺参数为熔炼速度0.15 mm/s、铸锭上表面温度21...     

高强韧A357合金凝固组织及热处理工艺的研究

采用新砂型改善了合金的凝固组织，通过正交试验及单项热处理试验，考察了固溶处理参数及时效处理参数对合金力学性能的影响，提出了合金的最佳热处理工艺方案，使合金达到了高强高韧的目的     

Numerical Simulation of Titanium Alloy Ingot Solidification Structure during VAR Process Based on Three-Dimensional CAFE Method

建立三维多尺度数学模型计算Ti-6Al-4V合金铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中的温度场、流场及凝固组织的形成。该模型包括宏观质量、动量及能量守恒方程和介观晶粒形核生长模型。在传热与流动计算的基础上,模拟铸锭VAR过程中的三维凝固组织的形成。对比计算结果与实验观察可知,两者在晶粒结构与晶粒生长方式方面吻合较好。当考虑VAR过程中熔池表面的辐射换热后,铸锭顶部的柱状晶被很好地呈现。最后,考察了自然对流对铸锭凝固组织的影响,计算结果表明自然对流对柱状晶-等轴晶转变(CET)及晶粒尺寸影响较大,表现为促进CET及细化晶粒。