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。     

挤压铸造工艺参数对Al_2O_(3f)/Al-4.5%Cu复合材料凝固方式与组织的影响

挤压铸造制备了Al2O3短纤维/Al 4 5%Cu合金复合材料,研究了关键工艺参数对基体合金凝固方式与组织的影响。结果表明:Al2O3短纤维表面不能作为基体α初晶非自发形核衬底;随凝固冷却速度ε的增大,复合材料基体组织将细化,基体中有更多完整的晶界出现,偏析第二相主要分布于晶界上,其量随ε的增大而明显增多;纤维体积分数Vf的增大将细化基体晶粒尺寸至纤维间隙大小,同时随Vf的增大,主要分布于纤维/基体界面的偏析第二相的量将有所降低;模具、预制块预热温度及合金液浇注温度对复合材料凝固过程的影响归结到对凝固冷却速度的影响上来;外加压力的提高使复合材料基体组织细化。     

挤压铸造工艺参数对Al2O3f/Al-4.5%Cu复合材料凝固方式与组织的影响

挤压铸造制备了Al2O3短纤维／Al-4．5％Cu合金复合材料，研究了关键工艺参数对基体合金凝固方式与组织的影响。结果表明：Al2O3短纤维表面不能作为基体α初晶非自发形核衬底；随凝固冷却速度ε的增大，复合材料基体组织将细化，基体中有更多完整的晶界出现，偏析第二相主要分布于晶界上，其量随ε的增大而明显增多；纤维体积分数Vf的增大将细化基体晶粒尺寸至纤维间隙大小，同时随Vf的增大，主要分布于纤维／基体界面的偏析第二相的量将有所降低；模具、预制块预热温度及合金液浇注温度对复合材料凝固过程的影响归结到对凝固冷却速度的影响上来；外加压力的提高使复合材料基体组织细化。     

挤压铸造铝基复合材料凝固偏析研究

挤压铸造制备了Al2O3，f／Al—4．5Cu复合材料，研究了不同冷却速度对复合材料凝固偏析的影响，提出偏析计算式来预测复合材料中的偏析情况。结果表明：由纤维间隙中心至纤维／基体界面或晶界处存在渐增的溶质浓度梯度：随冷却速度的加大，复合材料中偏析加剧；通过偏析模型计算可预测不同凝固条件下复合材料中偏析情况。     

凝固冷却速度对短纤维增强铝合金复合材料基体成分偏析的影响

采用挤压铸造法制备Al2O3f/Al-4．5Cu复合材料．研究了凝固冷却速度对复合材料基体成分偏析的影响。结果表明：Al-4．5Cu合金基体初晶在纤维间隙中生核长大，纤维不能作为基体α初晶非自发形核衬底；复合材料基体中存在由纤维间隙中心至纤维／基体界面或晶界处渐增的Cu浓度梯度，纤维周围存在共晶第二相偏析；凝固冷却速度的增大使基体偏析加剧。     

Al2O3·SiO2/Zn-RE复合材料的界面及凝固组织

在扫描电镜上观察和研究了Al2 O3 ·SiO2 /Zn RE复合材料的凝固组织及其界面。结果表明 ,在复合材料中 ,Al2 O3 ·SiO2 纤维与基体间存在致密界面层 ,适当的化学反应可改善纤维与基体的结合 ;在凝固过程中 ,Al2 O3 ·SiO2 纤维可作为锌合金共晶体非自发形核的衬底 ,纤维 /基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用 ,导致复合材料的共晶转变由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成     

稀土La对Al-Si合金复合材料凝固组织与溶质偏析的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3/Al-Si-La复合材料;研究了稀土La对复合材料凝固组织以及基体合金凝固时溶质偏析的影响。结果表明,稀土La可细化基体合金的凝固组织,La富集在界面附近,有利于改善铝合金液对氧化铝短纤维的润湿性,但是未发现任何富稀土相在界面上形成。稀土La对基体合金中镁的偏聚没有明显的影响,镁和稀土La均在界面处富集,且它们的分布位置大致近似。     

Al2O3F/ADC12复合材料储能焊接头组织形成规律

采用储能焊方法对Al2O3纤维增强铝基复合材料进行了点焊连接.在焊接接头中,基体与熔核金属过渡良好,少量Al2O3纤维在电极力作用下发生破碎,并聚集于熔核周围.由于焊接时间极短,接头冷却速率高达106 K/s,熔核组织具有明显的快速凝固组织特征.一方面,合金相中偏析程度减小,Si原子在α-Al中的固溶度也得到扩展;另一方面,共晶转变被抑制,熔核组织显著细化.在热循环作用下,由于增强相Al2O3纤维与α-Al基体的热膨胀系数不同,Al2O3F/ADC12界面成为潜在裂纹源.     

冷却速度对Al2O3/Al-Si复合材料凝固组织的影响

采用X射线衍射仪和扫描电镜分析Al2O3/Al-Si复合材料的凝固组织,发现界面处有Cu2Mg富集;Al-Si合金能很好地润湿Al2O3纤维,Al-Si合金与Al2O3纤维形成了共格、半共格混合界面;随着冷却速度的降低,界面偏析严重,没有界面产物。     

Al_2O_3/Al基颗粒增强复合材料的凝固组织

本文利用旋涡制造颗粒增强铝基复合材料 ,探讨了增强颗粒的添加对基体凝固组织的影响 ,对比了添加SiO2 (SiO2 和铝液发生下式反应 :3SiO2 4Al—→ 3Si 2Al2 O3 )和Al2 O3 复合材料的增强颗粒分布。实验结果表明 ,由于颗粒的存在 ,晶体的生长受到影响 ,导致组织细化。添加SiO2 复合材料的增强颗粒分布比添加Al2 O3 复合材料的增强颗粒分布更易均匀     

Molecular simulation of interfacial reaction between TiAl alloy melts and different coatings

The effect of coatings (Y2O3, ZrO2 and Al2O3) on the interfacial reaction of TiAl alloys was studied with molecular dynamics. The binding energy of coatings and the diffusion process of oxygen in the melt were simulated, and then the simulation results were compared with the experimental results. The simulation results indicate that for each of the three simulated coatings, inordinate interfacial reactions have occurred between the coating and the melt. The binding energy results show that Y2O3 has the best stability and is the most difficult to break down. ZrO2 has the greatest decomposition energy and is the easiest to break down in the melt. Besides,the molecular dynamics indicate that the diffusion coefficient of the oxygen atom in Al2O3 is larger than that in the other two coatings, indicating that oxygen diffusion in Al2O3 is the fastest at a given temperature. The experimental results show that the oxygen concentration of the melt with Al2O3 coating is the highest, and the oxygen diffusion is of similar magnitude to the simulation values, from which the conclusion can be obtained that the oxygen concentration is significantly influenced by the coating materials.     

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基于分形理论,建立了Al2O3凝聚态夹杂物分形碰撞凝聚长大新数学模型,并利用Fluent软件将此新数学模型应用于某钢铁公司冶炼铝镇静钢的中间包中,从夹杂物的分布特征角度比较了新数学模型与传统等体积球状数学模型的差异。结果表明:与传统等体积球状数学模型相比,Al2O3凝聚态夹杂物分形碰撞凝聚长大新数学模型的计算结果数值较大,且夹杂物粒子分布特征复杂;新数学模型显示出了夹杂物粒子容易在出水口和入水口富集的特征,这与实际生产中Al2O3夹杂物容易堵塞水口现象一致;实际生产中很难找到球形Al2O3夹杂物,大多是簇群状形貌夹杂物,分形维数在1.78~1.85,表明Al2O3夹杂物分形碰撞凝聚长大新数学模型具有一定的现实意义。     

Coupled heat/mass-balance model for analyzing correlation between excess AlF3 concentration and aluminum electrolyte temperature

The influence of aluminum electrolyte component on its temperature is an important issue within the field of aluminum reduction with pre-baked cells. The characteristic correlation between excess AlF3 concentration and aluminum electrolyte temperature was explored through the modeling of heat and mass transfer processes in industrial pre-baked aluminum reduction cells. A coupled heat/mass-balance model was derived theoretically from the mass and energy balance of an electrolysis cell, and then was simplified properly into a practical expression. The model demonstrates that if environmental temperature and Al2O3 concentration keep constant, the excess AlF3 concentration decreases with the aluminum electrolyte temperature linearly and its decrease rate is dependent on the heat transfer property of aluminum electrolyte, side wall and cell shell. Secondly, experiments were conducted on site with two industrial cells in an aluminum electrolysis plant. Excess AlF3 concentration and aluminum electrolyte temperature were obtained simultaneously together with other parameters such as Al2O3, CaF2, MgF2 and LiF concentrations. Results show that the maximum absolute error between the tested value and the calculated value of excess AlF3 concentration using the proposed model is less than 2%. This reveals that the coupled heat/mass-balance model can appropriately characterize the correlation between excess AlF3 concentration and aluminum electrolyte temperature with good accuracy and practicability.     

Al2O3对CaO-Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃结构与性能的影响

利用烧结法工艺制备CaO—Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃，通过DTA、XRD、IR和SEM等分析手段，系统研究Al2O3对CaO-Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃的结晶温度、晶体结构以及性能的影响。研究表明：随着Al2O3质量分数升高，初始析晶温度升高，晶体尺寸增大、析晶率升高，微晶玻璃的表观体积密度、显微硬度和抗折强度呈先增加后降低的趋势。在本实验条件下，最佳的Al2O3质量分数为11．77％。     

Reaction thermodynamics and kinetics on in-situ Al2O3/Cu composites

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＰｕｒｅｃｏｐｐｅｒａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓｈａｖｅｇｏｏｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｐｏｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｏｔｈａｔｔｈｅｙｃａｎｎｏｔｏｆｔｅｎｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｋｅｅｐｉｎｇｈｉｇｈｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ,ｈｏｗｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｈｏｔｓｔｒｅｎｇｔｈａｎ…     

离心式滚磨光整加工钛合金的数值模拟分析

目的研究离心式滚磨光整加工对钛合金表层残余应力场的影响。方法利用有限元分析软件ABAQUS建立了加工过程中磨块碰撞TC4钛合金材料的三维有限元模型,对碰撞过程中的能量变化、材料应变及不同光整参数对工件表面残余应力场分布规律的影响进行分析,对比碳化硅磨块与氧化铝的加工效果。结果磨块参数对残余压应力峰值影响显著,但对其出现的位置影响不大。与碳化硅磨块相比,氧化铝磨块更适合于加工钛合金。结论有限元模拟可以探讨磨块碰撞作用下钛合金材料残余应力场的分布规律,优化滚磨光整加工钛合金的工艺参数。碰撞模拟证明,氧化铝磨块更适用于钛合金材料的滚磨光整加工。     

YSZ活性扩散障结构应力的有限元分析

利用有限元分析法建立了镍基合金基体/Al2O3/Zr/Al2O3/NiCrAlY粘结层模型,模拟计算了温度快速变化时扩散障的应力集中区域及应力水平,分析了扩散障的厚度及界面形貌对扩散障结构应力的影响。结果表明:在温度急剧变化过程中,扩散障内应力水平较高的区域主要出现在Al2O3层,特别是在Al2O3层中段、非平整界面的尖点、拐点处以及曲面的凹凸不平处;扩散障内应力值随Al2O3层和Zr层的增大而减小,且Al2O3层厚度变化对应力的影响比Zr层厚度变化的影响大;非平整界面最大等效应力比平整界面高约1 000 MPa。     

Al2O3/Ni纳米复合电刷镀技术应用于失效凸轮轴再制造的实验研究

目的将Al_2O_3/Ni纳米复合电刷镀技术应用到失效凸轮轴修复,使失效凸轮轴得以再制造利用。方法在快速镍镀液中加入Al_2O_3纳米颗粒和分散剂柠檬酸三铵、十六烷基三甲基溴化铵形成复合镀液,将复合镀液放在恒温磁力搅拌器上加热并搅拌,使复合镀液温度达到50℃且纳米Al_2O_3悬浮稳定。利用电刷镀技术将复合镀液镀于与凸轮轴材质相同的45#钢板表面,通过硬度测试,分别评价纳米Al_2O_3质量浓度、刷镀电压对复合镀层硬度的影响。结果复合镀层的硬度大于45#钢,且硬度随刷镀电压、纳米Al_2O_3质量浓度的增加而增加。当刷镀电压大于10 V后,硬度随纳米Al_2O_3质量浓度的增加而减小。复合镀层表面裂纹随纳米Al_2O_3质量浓度、刷镀电压的增加而增多,纳米Al_2O_3的质量浓度越低,电压变化对复合镀层表面硬度的影响越大。相对纳米Al_2O_3质量浓度,电压对复合镀层表面硬度的影响更大。结论用Al_2O_3/Ni纳米复合电刷镀技术修复失效凸轮轴可提高凸轮轴表面硬度,使其得以再制造利用。为提高凸轮轴表面质量,避免出现表面疏松、焦糊等缺陷影响表面硬度,应开发自动化纳米复合电刷镀设备及采用不同镀层交替叠加方式刷镀。     

Eu^2＋在Sr4Al14O25基磷光体中能量传递行为的研究

合成了3种不同Eu掺杂量的Sr4Al14O25，Dy^3 发光粉体，发现当Eu掺杂量低于0．012mol时，发射光谱中存在2个主发射峰，分别位于407nm和494nm。随着Eu掺杂浓度增加，407nm发射峰逐渐消失，而494nm主发射峰增强。结合Sr4Al14O25，晶体结构和激发．发射光谱，建立了2种Eu发光中心之间的能量传递模型，对实验现象进行了合理的解释。余辉衰减曲线测试结果表明，3种磷光体试样均具有长余辉性能，尤其Sr4Al14O25：Eu0.0l2，Dy0.024试样，其余辉时间在人眼可视亮度水平可持续20h以上。     

Al-CuO系SHS反应火焰喷涂涂层及副产物的形成与转变

采用SHS反应火焰喷涂工艺,在钢基体表面制备了以Al2O3-AlxCuy为主相的复相涂层。通过水淬熄实验,结合SEM和XRD等金相、结构分析测试手段,研究了Al-CuO系反应火焰喷涂过程中,Al-CuO团聚粉粒子的熔化、反应行为及涂层形成过程,阐明了涂层中副产物Cu9Al4和Al2Cu3金属间化合物的形成机理。研究表明:在60mm至150mm的飞行距离当中,CuO受热分解,生成Cu2O、Cu并释放出氧气,至150mm处分解完毕。粒子飞行过程中少量Al与分解产生的Cu2O反应生成少量Al2O3陶瓷相并还原出金属Cu。分解产生及被还原出的Cu与Al在液态下互溶形成合金溶液。喷涂粒子在喷距180mm时撞击基体后,Cu2O与Al充分反应,生成大量Al2O3陶瓷相并还原出金属Cu,其中Cu被液相Al-Cu合金吞并。喷涂后期SHS体系温度下降的过程中,开始发生自蔓延体系的结构转变,Al-Cu合金熔液经复杂的共晶、共析等反应,生成Cu9Al4和Al2Cu3金属间化合物。