脉冲电变质处理纯Al凝固晶粒组织形成计算机可视化模拟

研究了电变质处理形成的纯Al凝固晶粒组织。试验过程中对不同电脉冲冲击能量下的过冷度数值进行实测,在此基础上利用连续形核模型和枝晶尖端生长的动力学模型即KGT模型模拟了纯Al凝固晶粒组织的形成过程。计算了该组织的凝固晶粒组织特征值,包括晶粒密度和平均晶粒尺寸,并与实测数据进行了对比。试验结果显示电脉冲冲击能量从0J增加到270J时,过冷度随脉冲能量的增加而从6℃增大到14．1℃,最大形核密度从1．99×10^4个／m2增大到1．99187×10^8个／m2,最大晶粒形核密度提高四个数量级。经过对比模拟结果与试验结果符合较好。     

表面脉冲电磁场对7A04铝合金凝固组织细化研究

研究了表面脉冲电磁场对7A04铝合金凝固过程的变化规律,分析了峰值电流对7A04铝合金凝固组织和性能的影响。结果表明:表面脉冲电磁场可以细化7A04铝合金铸锭凝固组织,增加凝固潜热,提高凝固过冷度。当频率为20 Hz、电流占空比为20%、峰值电流为100 A时,7A04铝合金晶粒细化效果较好,晶粒尺寸由235.9μm减小至139.7μm。与未施加磁场处理相比,平均晶粒尺寸下降了41.1%,凝固潜热增加了39.9 J/g,过冷度相对提高了8.9℃,硬度增加了31.8%。     

锗在熔融玻璃中循环过热后的凝固过冷度及组织特征

研究了锗在熔融玻璃包覆下循环过热后的过冷度及凝固组织特征.结果发现:锗在熔融玻璃包覆下循环过热后可获得312 K的过冷度,熔融玻璃的成分是影响锗过冷度的主要因素,要使锗获得深过冷,熔融玻璃中必需含有一定量的碱性氧化物.过冷度不仅影响锗凝固后晶粒的尺寸,而且也影响晶粒的形貌.过冷度等于或小于90 K,晶粒比较粗大,晶界平直、棱角分明,表现出小平面生长的特征;过冷度大于90 K时,晶界圆滑、没有明显棱角,表现出非小平面生长的特征.在过冷度为90～180 K时,组织由纵向和横向尺寸有明显差别的长枝晶和细小的等轴晶组成;过冷度大于180 K后,组织为均匀细小的等轴晶.     

高密度脉冲电流对纯铝凝固组织的影响及其内在机理研究

研究了高密度脉冲电流作用下纯铝凝固组织的变化,考察了不同放电电压和放电电容对纯铝晶粒尺寸的影响.从高能量密度脉冲电流对纯铝结晶的形核率、过冷度和热效应三个方面的影响.对高能量密度脉冲电流细化晶粒的机理做了深入分析.结果表明:高密度脉冲电流可以显著地细化纯铝的凝固组织.随着放电能量的提高,纯铝的晶粒尺寸有大幅度的减小,可以获得均匀细小的等轴晶;但是当放电能量达到270J后,晶粒随放电能量的升高反而变粗,生成大量的粗大的柱状晶.     

脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固及力学性能的影响

在Mg-Gd-Y-Zr合金凝固过程中施加不同频率的脉冲磁场,研究脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固的影响.实验结果表明,脉冲磁场使Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒细化,在频率为5 Hz条件下获得最佳的晶粒细化效果,平均晶粒尺寸从未加脉冲磁场条件下的65 pm细化到37 pm.脉冲磁场的搅拌导致熔体磁过冷及熔体温度梯度降低是晶粒细化的主要原因.脉冲磁场的施加使抗拉强度和延伸率较常规铸造合金分别提高了4.8%、78.5%.     

低压交流脉冲对A357合金凝固宏观组织的影响

针对A357铝合金,利用低压交流脉冲处理,研究了脉冲电流对该合金凝固宏观组织的影响.试验结果表明:低压交流脉冲可实现铸件晶粒整体细化,且细化晶粒的电流密度存在一个阈值和饱和值.在凝固过程的不同阶段施加脉冲电流,发现细化作用只发生在形核阶段.低压交流脉冲电流密度对晶粒密度的影响规律与过冷度的影响相一致,脉冲电流在形核阶段可提供一个附加能量,降低形核势垒,导致晶核增殖,晶粒组织细化.     

基于CAFE模型研究过冷度/形核数对H13钢微观组织的影响

基于CA-FE方法对工业H13钢进行凝固过程数值模拟,建立了宏观温度场、浓度场和微观生长过程耦合的凝固组织模拟模型。以元胞自动机模型为基础,耦合有限元模型,在晶粒尺度上模拟了其凝固过程。应用建立的微观组织模型,研究了过冷度、形核数对凝固组织的影响。结果表明,过冷度处于0.1~5℃,晶区主要是中间等轴晶区为主,柱状晶区占有比极小,且生长趋势受到等轴晶的抑制;当过冷度处于5~7℃,柱状晶生长速度增大,占有比增加,但是中间等轴晶内部组织粗化,形状因子增大,晶粒尺寸和晶粒度偏差表现为先增大,后减小;然而,过冷度达到7~15℃,柱状晶生长受到内部等轴晶的抑制,柱状晶占有优势,且随过冷度增加,晶粒尺寸得到细化;且形核数增加,柱状晶区减小,等轴晶区增大,同时晶粒先增大后减小。     

深过冷Fe-Co合金的凝固规律

采用熔融玻璃净化法研究了深过冷Fe-Co合金的凝固组织演化规律.结果表明,随着熔体过冷度的增加, Fe100-x-Cox(x=10-40)中除x=10的合金外,合金凝固组织都经历了两次晶粒细化过程;而当过冷度大于某一临界过冷度时,凝固组织不再是单相,而是出现了亚稳相,除了小过冷度下的组织转变以外,凝固组织转变过冷度以及亚稳相形成的临界过冷度随着Co含量的增加而增大.运用B-C-T模型和瞬态形核理论对凝固组织的演化规律进行了理论分析.     

深过冷铁钴基块体合金的细晶化研究

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的深过冷技术,对比研究了深过冷凝固和过冷熔体Cu模激冷凝固Fe₄₄Co₄₄Nb₇-B₄Cu₁块体合金的组织特征.结果表明,随过冷度增大,深过冷和深过冷Cu模激冷凝固组织均由最初的发达树枝晶逐渐演变为细小的粒状晶,并且Cu模激冷可显著减小树枝晶向粒状晶转变的临界过冷度.在相同过冷度下,过冷熔体Cu模激冷凝固组织更加细小均匀,其根本原因在于Cu模激冷和熔体深过冷的双重作用不仅提高了熔体的形核率并抑制了晶粒长大,而合金化元素在晶界聚集并不是阻碍晶粒长大的主要原因.     

过冷Ni-15％Cu合金组织与微观织构演化规律

采用熔融玻璃净化和循环过热方法实现Ni-15％Cu（摩尔分数）合金的深过冷。采用再辉后自然冷却和水淬两种方式研究凝固冷却对凝固组织和微观织构的影响。在小过冷度下,自然冷却条件下晶粒细化组织呈随机位向,而快淬条件下晶粒细化组织呈集中位向,但均无退火孪晶;在大过冷度下,晶粒细化组织呈随机位向,大量退火孪晶出现,再结晶和晶粒长大发生。分析表明：在小过冷度和大过冷度下的晶粒细化组织的微观织构形成过程中,对流和再结晶起重要作用。