超固相线液相烧结

简略地介绍了超固相残液相烧结的特点、发展和影响因素。     

放电等离子体烧结W粉数值模拟

根据传热学以及电磁理论,在放电等离子体烧结的典型烧结条件下建立了电热耦合控制方程,利用有限元方法对W粉试样在烧结中的电热效应进行了数值模拟,得到烧结过程中电流密度、能量密度以及温度场分布。结果表明:放电等离子体烧结升温速率快,半径大小影响模具轴向温度梯度,试样径向有较高的温度梯度,影响烧结后试样的均匀性。     

烧结烟气循环系统数值模拟

摘要：以沙钢4号烧结机烟气循环系统为研究对象,建立烧结烟气循环系统三维数值计算模型。对烟气循环系统的烟气分配器及循环烟罩进行数值模拟,计算得到烧结循环系统速度场和温度场。计算结果表明：相比于常规循环烟罩结构,烟气分配器安装在循环烟罩的上部时,循环烟气吹扫范围在料面宽度方向上达到完全覆盖,在料面宽度方向上循环烟气的温度和速度分布梯度较小;分配器支管加装导流板后,支管出口的速度场有了一定的改善,中心区域和边缘区域的主流烟气速度基本相同,速度可达26m/s;分配器支管加装导流板后,循环烟气吹扫面积增加了一倍。     

烧结工序中燃烧与传热过程的数值模拟

为了优化带式烧结机的热过程,系统地建立了烧结料层内的传热、传质和燃烧过程的数学模型,数学模型的仿真计算表明:烧结配料(碳含量、水分、助熔剂)、料层厚度、抽风机抽力、烧结机带速等对烧结工艺有重要影响,而通过分层布料等措施可以同时起到降低能耗和提高烧结矿质量的效果.     

液相烧结过程中粉末粒径分布演化模拟研究

液相烧结过程中, 粉末颗粒的熟化长大和聚并同时发生。利用群体平衡模型定量预测了相邻颗粒聚并效应作用下的粒径分布演化规律, 提出了一种基于欧式范数的方法以确定液相烧结过程是否达到稳态, 研究了从瞬态到稳态的转变过程中的粒径上限及其变化率, 发现颗粒瞬态粗化之后将得到稳态粒径分布。模型计算得到的粒径分布和实验数据之间吻合良好, 表明本数值模型具备定量预测能力。通过引入布朗粗化频率描述液相烧结过程中的聚并现象, 模拟结果表明颗粒的聚并行为显著延缓了瞬态向稳态的转变过程, 甚至可能导致最终得到非稳态粒径分布。     

化学镀Ni-P表层合金化烧结钢的显微组织

为了获得烧结钢的致密表面层以改善零件的疲劳性能和耐腐蚀性,研究一种先对烧结铁压坯化学处理而后烧结的技术并进行了试验.试验中选择了高(>7.0g·cm^-3),中(6.6~6.7 g·cm^-3),低(6.2~6.4g·cm^-3)3种不同密度的压坯施镀.试验发现中密度烧结铁通过自催化镍-磷化学镀和强化烧结可获得致密的合金化表层显微组织.用SEM/EDS分析了烧结样品表层元素成分及分布形貌,发现镍元素由试样表面向内呈均匀梯度分布,在高密度低孔隙度区扩散距离可达200 μm以上,在较低密度高孔隙度区集中分布于孔洞表面附近;而磷元素除使基体孔洞球化外,还以Fe₂P形式偏聚于铁基体中.这样的显微组织有可能改善零件的疲劳性能和耐腐蚀性.     

铜粉激光烧结致密化过程数值模拟

通过建立金属粉末直接激光烧结过程的微观模型,对铜粉激光烧结行为进行数值模拟和实验研究,探索激光烧结致密化特征及烧结工艺、材料物性等对烧结过程和质量的影响.结果表明:激光烧结过程主要经历2个阶段:第一阶段表现为孔隙在金属熔体中的消除(约10-4s),实现快速致密化;第2阶段为熔膜的铺展或收缩引起形貌变化,但熔体中仍残留微孔,致密度基本不变.熔体表面张力、粘性、润湿性和熔膜厚度等因素对致密化进程有不同程度的影响.     

凝固显微组织数值模拟研究的进展

概述了凝固显微组织数值模拟研究的发展过程,介绍了在晶粒惊讶上进行组织模拟的两类模型：确定论模型和概率论模型,此外,介绍了显微组织模拟研究方面的最新动态,包括相图计算和相场法的应用,最后,在分析现有模型不足的基础上,指出了显微组织模拟研究中亟需解决的问题,并对今后的发展方向作了分析。     

微波烧结对粉末冶金铜材显微组织与性能的影响

用微波工艺烧结铜粉压坯,用排水法、布洛维硬度计、拉力试验机测量试样的相对致密度、硬度及拉伸性能,结果表明:在30min内将微波烧结温度由室温升高到1 000℃再保温10min即可获得相对密度达92.68%的烧结试样,其硬度和延伸率均高于相同温度下的常规烧结试样,但抗拉强度略有降低.还用扫描电镜和光学显微镜观测、分析试样显微组织及断口形貌,结果显示:微波烧结试样的晶粒比常规烧结试样的细小且孔隙分布均匀.     

金属材料工程多尺度数值模拟课程案例库建设

针对材料工程专业学位研究生金属材料工程多尺度数值模拟课程内容和特点,提出课程教学案例库的建设意义、原则和方案。基于案例选择的真实性、典型性、客观性、时效性和创新性原则,选择了来源于科研项目和工程实践的10个案例。结合“5010型精密滚珠丝杠热处理工艺”教学案例,分析了案例设计中应包含的案例背景、主要内容、知识拓展等组成要素。金属材料工程多尺度数值模拟案例库建设可为材料工程领域专业学位研究生其它课程案例库建设提供有益的参考。     

基于数值模拟的气液相界面积计算方法

相界面积对气液两相流中传热、传质、物理化学反应等动力学过程影响重大.为获取这一参数,提出一种根据两相流数值模拟结果计算相界面积的方法.此方法借鉴分段线性重构界面的思想,在各网格单元内以平面近似真实相界曲面,根据目标流体的体积分数及其梯度向量将网格内相界面形貌归为五类,进而采用不同的方法分别计算各类相界面的面积.在铜转炉熔池内两相流数值模拟结果分析中的应用效果表明:该方法能有效提取两相流体系中任意区域的相界面积,从而为体系动力学特征的定量分析提供依据.利用相界面积数据,进一步计算了氧气利用率并识别出熔池内‘高效反应区’,计算和识别结果与工程实际吻合,证实了该方法的准确性.     

微波烧结碳纳米管增强铜基复合材料的显微组织与力学性能

通过微波烧结与轧制相结合,制备碳纳米管(carbon nanotube,CNTs)增强铜基复合材料(CNTs/Cu),对该材料的显微组织、致密度、硬度和抗拉强度等进行分析与测试,并通过正交试验优化工艺参数。结果表明:CNTs的最佳含量(质量分数)为2.0%,在烧结温度为1 000℃,保温时间为30 min条件下制备的2.0%CNTs/Cu复合材料,CNTs均匀分散在Cu基体中,CNTs与Cu基体结合良好,材料致密度达到98.09%,维氏硬度(HV)为372,屈服强度和抗拉强度分别达到234 MPa和344 MPa,比微波烧结纯铜分别提高18%和24%左右。     

钨铜复合材料的化学活化液相烧结

钨在铜中的不溶解性妨碍钨和铜混合粉末的液相烧结。在本文所述的研究中，通过往原始的粉末混合物中添加质量分数小于１％的钴而显著地改善了材料的各种性能。本文还探讨了诸如钴含量、初始均勺性、铜粉粒度、铜含量、未烧结密度、加热速率和烧结温度等工艺因素的作用．     

烧结过程碳燃烧模拟研究

在考虑孔隙率的基础上采用缩核模型,研究了单颗粒煤焦在烧结床上的燃烧过程,通过数值模拟着重研究了不同氧含量和环境温度下烧结过程中煤焦颗粒的燃烧状况。研究发现:烧结过程中煤焦着火点为973K时,燃烧所能达到的最高温度为1650K;随着灰层增加,颗粒反应速率下降;提高助燃剂中氧含量及环境温度有助于颗粒的燃烧;颗粒尺寸对于烧结过程有着重要的影响。     

钨铜复合粉末成形过程的颗粒尺度数值模拟

采用多粒子有限元方法对钨铜复合粉末的二维模压成形过程进行数值模拟。系统研究和分析了铜粉含量和压力对成形过程中压坯相对密度及分布、应力及分布、颗粒变形、孔隙填充行为以及力链结构的影响规律。结果表明：成形过程中应力主要集中在钨颗粒内部,并形成力链阻碍致密化的进程。孔隙的填充主要通过铜颗粒的变形来实现,相互接触的钨颗粒形成了难以填充的细小孔隙。钨铜颗粒边缘部位的应力都高于中心应力。随着压制压力的增加,铜颗粒比钨颗粒中心部位应力增长缓慢,沿压制方向上钨颗粒边缘应力值远大于颗粒中心部位。综合分析,钨颗粒的变形特性是阻碍成形致密化进程的关键因素,需要优化钨颗粒的排列结构,从而实现高性能压坯。     

基于数值模拟的烧结终点在线控制

实际烧结生产是一个复杂的物理化学过程,其中主要包括碳的燃烧,矿石的分解、还原和再氧化,液相的形成与冷凝.本文以国内某钢铁厂烧结机为研究对象,以流体计算软件Fluent6.3为平台,利用内热源放热简化燃烧模型,采用用户自定义函数的UDS构建多孔介质局部非热力学平衡的能量双方程模型,模拟烧结过程中固体与气体间的换热过程,得...     

烧结温度对W/Mo双金属材料显微组织及力学性能的影响

本文首先通过粉末冶金技术,采用不同的真空烧结工艺制备出W/Mo双金属材料,然后对其显微组织、密度、硬度和结合状态进行了测试。结果表明:将W粉、Mo粉铺层以485MPa的压力冷压成形后,在1600℃、10-3 Pa真空度下烧结2～4h可以制得满足一定条件的W/Mo双金属材料。该W/Mo双金属材料的性能受烧结温度的影响,烧结温度越高得到的W/Mo双金属的密度、强度越高,结合面越平整。     

烧结热风循环罩数值模拟与结构优化

为解决热风分布不均与罩内回流的问题,以首钢京唐500 m2烧结机热风循环系统的热风循环罩为研究对象,应用计算流体力学方法对其进行分析和优化.对热风循环罩原结构的流场数值模拟结果表明,热风从水平方向进入罩内后集中在来流方向远端一侧,来流方向近端一侧出现低速回流区,罩内热风分布严重不均,进入料面热风的最大速度达到了6.36...     

SPS烧结M42粉末冶金高速钢的显微组织与性能

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了M42粉末冶金高速钢,研究了SPS烧结M42粉末冶金高速钢及其热处理后的显微组织与性能。结果表明:与普通粉末冶金高速钢相比,SPS烧结制备的M42粉末冶金高速钢显微组织均匀、晶粒细小、无碳化物偏析。经过在1180℃×5min×550℃×1h的热处理后,硬度比普通粉末冶金高速钢提高1～2HRC。     

金属粉末注射成形技术及其数值模拟

金属粉末注射成形技术可以大批量、低成本地制造高性能异形精密零部件,是当前先进制造技术领域研究的热点之一.本文概述了金属粉末注射成形的工艺,包括粉末制备、粘结剂选取、混料、注射以及后续的脱脂、烧结,介绍了金属粉末注射成形的发展过程、现状及新工艺,深入分析了金属粉末注射成形数值模拟,在此基础上展望了金属粉末注射成形的发展趋...