梯度硬质合金梯度层形成过程模拟分析

以梯度硬质合金W-C-Co-Ti-Ta-Nb-N体系为研究对象,分别建立了动力学和热力学数据库,通过计算机模拟分析了梯度层形成过程中相体积分数与合金组元成分分布,并与文献实验结果进行了对比。结果表明,模拟结果和实验结果基本吻合。     

梯度硬质合金梯度层形成的计算机模拟及验证

建立了多组元梯度硬质合金W-C-Co-Ti-Ta-Nb-N体系的热力学和扩散动力学数据库,采用Thermo-Calc相图热力学计算软件描述了梯度烧结过程中出现的各相及其成分,并采用DICTRA扩散动力学软件对WC-Ti(C,N)-Co,WC-Ti(C,N)-TaC-Co和WC-Ti(C,N)-NbC-Co合金梯度层的各相体积分数及各组元成分随距离的分布进行了计算机模拟,模拟结果与实验结果吻合良好.在热力学和扩散动力学数据库基础上制备了WC-(Ti,W)C-Ti(C,N)-(Ta,Nb)C-Co合金,采用SEM观察梯度层的显微结构,利用EDS分析合金组元分布,并对合金梯度层的形成进行了计算模拟,模拟结果与实验结果吻合良好.     

梯度硬质合金及耐磨涂层的计算模拟和实验验证

建立了多组元硬质合金W-C-Co-Ti-Cr-Ta-Nb-N体系热力学及动力学基因库。利用所建立的热力学及扩散动力学基因库,模拟了WC-Ti(C,N)-TaC-Co硬质合金梯度层形成过程,计算所得各相体积分数及组元成分与实验结果相吻合。采用SEM和EDS等方法对不同N气氛下梯度烧结所获得的WC-Ti(C,N)-Co梯度硬质合金进行了合金表面组元成分分布测定,并对样品梯度层的形成进行了模拟,模拟能很好地描述实验结果。基于第一原理计算和实验对广泛应用的三元Ti-Al-N耐磨涂层体系的结构、力学、热力学性质和调幅分解曲线,以及调幅分解析出立方二元氮化物的性能进行了研究。计算结果与已有实验值符合较好,可为高性能硬质合金和多元涂层的开发设计提供理论指导。最后提出了硬质合金及耐磨涂层研发的基因框图。     

梯度硬质合金梯度层形成的计算机模拟及验证

结合相图热力学计算,使用DICTRA软件计算模拟Co-W-Ti-C-N、Co-W-Ti-Nb-C-N和Co-W-Ti-Ta-C-N体系梯度硬质合金梯度层形成过程,对比计算模拟和实测的梯度硬质合金中Co含量的距离变化曲线。通过分析各相体积分数及组元成分随距离的分布研究烧结时间、烧结温度、Co含量和Ti含量对梯度层厚度的影响。结果表明:计算模拟与实验数据吻合较好。延长烧结时间、升高烧结温度和增加Co含量均会促进梯度层厚度的增加,而增加Ti含量则会抑制梯度层厚度的增加。     

梯度结构特征对梯度纳米晶Cu力学行为影响的有限元模拟

采用晶体塑性有限元方法，对具有不同晶粒尺寸梯度结构特征的梯度纳米晶Cu的力学行为、应变场和应力场进行了计算分析。结果表明，当晶粒尺寸分布的梯度率n=1时，即晶粒尺寸分布梯度满足线性关系，平衡了强度和塑性两个关键的力学性能指标，梯度纳米晶Cu具有最优的强塑性匹配。梯度纳米晶Cu在变形过程中，粗晶承担了较大的应变，而细晶粒承载了更大的应力。此外，当梯度率n=1时，梯度纳米晶Cu在塑性变形中具有最大的应变和应力梯度，而且体系达到稳定的应变和应力梯度较晚。模拟结果与理论分析和实验结果一致。     

基于热、动力学计算模拟研发梯度硬质合金

对于材料研发和过程参数优化来说,掌握材料体系的热、动力学信息并基于CALPHAD(相图计算)方法进行计算模拟是一种强有力且高效的方式。CALPHAD计算结果的准确性在很大程度上取决于热力学和动力学数据库的质量。基于前期建立的热力学数据库(CSUTDCC1)和动力学数据库(CSUDDCC1),对硬质合金研发过程中所关心的烧结"碳窗口"、立方相组分等信息进行了计算模拟。研究了几种在真空和不同N_2分压下烧结的梯度硬质合金,采用SEM和EPMA研究了梯度层的微观结构和元素浓度分布,并通过热、动力学数据库进行了计算模拟,计算模拟结果与实验数据吻合。本工作探讨了热、动力学计算模拟在梯度硬质合金的设计和研发中的应用示范,为新型高性能梯度硬质合金的开发提供理论支撑。     

外磁场下MIG焊梯度功能材料制备模拟及实验研究

建立了梯度功能材料MIG焊熔积成形制备时磁场环境、焊枪及金属焊样的三维有限元模型.采用Maxwell涡流场及瞬态场对永磁场、交变磁场以及无外加磁场3种MIG焊工艺进行了模拟,并进行了相关实验验证.模拟结果表明,永磁场条件下,熔池受恒定强磁力作用,对熔化金属的搅拌能力弱,无法充分使Al粉和合金钢焊丝融合,不能实现制备梯度功能材料的目的;交变磁场条件下,因熔池受到轴向振荡磁力和横向挤压磁力的共同作用,对熔池的搅拌作用强,有助于梯度功能材料的熔积成形.实验结果与模拟结果符合良好,无磁场条件下,制备出的材料Al含量梯度功能不佳;永磁场条件下,Al粉无法进入焊样中;交变磁场条件下熔积成形的焊样中Al含量呈梯度分布.     

立方相成分对梯度合金结构的影响——理论计算及实验研究

通过理论计算和实验研究了x(Ti)/x(Ta+Nb)比值对梯度层厚度、表层化学成分分布的影响。利用DICTRA扩散动力学软件对合金表层各相含量以及各组元成分随距离的分布进行了计算机模拟;采用SEM观察梯度层的显微结构,利用EDS对不同成分合金进行了合金表面组元成分分布测定。结合理论计算与实验结果,分析了烧结过程中尤其是固相烧结阶段N分解程度对梯度厚度的影响,以及立方相成分对梯度厚度、表层化学成分分布的影响。计算结果和实验结果表现出良好的一致性。计算结果表明其它成分一定时,梯度厚度随着x(Ti)/x(Ta+Nb)比例的升高而下降;实验结果显示N含量相同时,x(Ti)/x(Ta+Nb)比例越高,烧结过程中N损失越大;梯度层内液相含量随着x(Ti)/x(Ta+Nb)比例增大而升高,同时,梯度层毗邻区Co含量及Ti含量受梯度层厚度及立方相成分的影响。     

基于ProCAST梯度绝热耐火材料温度场数值模拟的研究

设计了一种梯度绝热耐火材料,并借助有限元软件ProCAST对它的温度场进行了数值模拟。结果表明,当第三层厚度增加到12 mm时保温效果最好,继续增加厚度提升效果不明显。最后对在铸件中应用梯度绝热耐火材料进行数值模拟,模拟结果与普通工艺结果相比具有良好的保温效果。     

基于BP神经网络的数字图像相关非迭代灰度梯度算法

为了提高非迭代灰度梯度算法的亚像素位移求解精度与效率,提出一种基于神经网络的非迭代灰度梯度改进算法。该算法应用BP神经网络直接建立变形前后散斑图子图像的灰度及灰度梯度与亚像素位移之间的非线性映射关系,无需对相关系数进行最小二乘优化求解。应用模拟散斑图像对算法的亚像素位移求解精度与效率进行了验证。结果表明,作者提出的算法的计算精度与效率较传统的非迭代灰度梯度算法均有提高。最后进行了真实的刚体平移实验,其结果进一步证明了作者提出的算法的有效性。     

功能梯度材料

<正>功能梯度材料并不是什么新材料。古人很早就根据这种思路来炼铁,在日本出土的一把剑刃上,我们可以看到剑锋、刃部和主体的颜色是不同的,这说明它们的成分也是不同的。大自然早就把这个概念引入生物组织中了,例如,动物的骨头就是一种梯度结构,外部坚韧,内部疏松多孔。厨房使用的一把菜刀刀刃部需要硬度高的材料,而其他部位的材料则应该具有高强度和韧性。     

Temperature Gradient Zone Melting

Under certain conditions, a molten zone can be made to move through a solid by impressing a stationary temperature gradient across the solid. This phenomenon can be utilized in fabricating semiconductive devices, growing single crystals, joining, boring fine holes in solids, measuring diffusivities in liquids, small scale alloying, and purification. Fundamentals and exemplary applications are outlined.     

FGM简单几何体的热应力分析及梯度化设计

分析了缓和热应力型梯度功能材料简单几何体的定常热应力,提出了梯度化设计的基本原则,为缓和热应力型梯度功能材料的设计提供了指导依据。     

高熵薄膜和成分梯度材料

针对高熵合金薄膜的研究现状,围绕成分设计、制备工艺、相结构、力学性能、高温性能、耐蚀性能等方面进行了讨论。分析了合金薄膜相结构受氮气流率、基底偏压、基底温度等工作参数影响的规律。其力学性能随着C、B、N等小半径非金属原子含量的增加而强化,文中从固溶强化理论角度进行了分析和解释。同时高熵合金薄膜展现出了优异的高温和耐蚀性能,在高温、强酸等极端条件下具有良好的稳定性。此外,高熵材料成分复杂且体系多样化,可通过高通量制备实现多组分材料的平行制备,为高通量筛选提供一个高效平台。针对未来可用于高熵合金高通量制备的几种技术进行了讨论。     

功能梯度材料的弹性断裂分析

功能梯度材料是一种新型材料，其特点是组分、结构和物性参数都呈梯度变化。功能梯度材料的断裂分析属于非均匀材料断裂力学的范畴。结合最新的研究成果，从裂纹尖端渐近场、应力强度因子、断裂失效准则和动态断裂问题4个方面，全面阐述了功能梯度材料弹性断裂分析的研究方法、进展和卡要结论。特别是给出了类似于均匀材料Williams解的功能梯度材料裂纹尖端应力场，明确反映出了材料非均匀性对裂纹尖端应力场结构的影响。该解具有普遍的意义，可以作为功能梯度材料数值和实验方法（如边界配位法和高阶近似法）的基础。     

Vertical Gradient Freezing Growth of HgCdTe

ＶｅｒｔｉｃａｌＧｒａｄｉｅｎｔＦｒｅｅｚｉｎｇＧｒｏｗｔｈｏｆＨｇＣｄＴｅＨｏｕＱｉｎｇｒｕｎ，ＷａｎｇＪｉｎｙｉ，ＤｅｎｇＪｉｎｃｈｅｎｇ，ＤｕＢｉｎｇ，（侯清润）（王金义）（邓金诚）（杜冰）ＬｉＭｅｉｒｏｎｇａｎｄＣｈａｎｇＭｉ（李美容）（常米...     

高硅浓度梯度电工钢板

高硅钢板的Ｓｉ含量沿厚度呈梯度不均匀分布的称之为高硅浓度梯度电工钢 ,是在ＣＶＤ生产线上的扩渗带上通过控制Ｓｉ的扩散来改变沿钢板厚度的Ｓｉ含量分布 ,从而获得具有种种特性的材料。当前实用化的有高频超低铁损钢板和低剩磁钢板两种电工钢板。这种电工钢的平均Ｓｉ含量低于 6 .5 %。高频超低铁损钢板 ,其Ｓｉ含量是在表层区浓度高而中心区浓度低 ,通过Ｓｉ浓度分布形态和浓度差之最佳化 ,已成功地制得高频铁损减至极限低的电工钢 ,从而有效地减少了涡流铁损。具有如此浓度梯度的高硅钢板 ,其表层区较之中心区的磁导率显著较高 ,磁通…     

梯度多孔Ti的微弧氧化研究

在硫酸电解液中对致密Ti和梯度多孔Ti样品进行微弧氧化研究。分析了孔隙特性、电流密度和电解液组成对微弧氧化过程中起始电压、击穿电压、起弧时间、氧化膜形貌和厚度的影响,并测量了微弧氧化膜的物相组成。结果表明:与致密Ti样品相比,梯度多孔Ti样品的起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,氧化膜层厚度增加。随着电流密度的增加,梯度多孔Ti微弧氧化反应剧烈,表面膜层的微孔直径增大,孔洞变小,膜层表面粗糙度增加,膜层变厚。当在硫酸电解液中加入少量硝酸镧后,微弧氧化起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,表面氧化膜的平均孔径从200nm增加到2μm左右,膜层厚度从27.6μm增加到35.6μm,膜层表面粗糙度增加。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由Ti、锐钛矿TiO2和金红石TiO2相组成,其中以锐钛矿TiO2为主。     

梯度功能材料的制备及其应用研究的新进展

综述了梯度功能材料9FGM）的新近研究和应用进展，重点介绍了其制备方法及其在工程领域的典型应用。     

压铸模的热流量与温度梯度

提出用型壁和界面层的温度梯度度量压铸模热流量的观点和方法。通过实测和计算，研究不同冷却条件对型壁温度、合金释放的热量、型壁增加的热量的影响。计算机凝固过程数值模拟，得到试验的系统热阻为２．６ｃｍ２·Ｋ·ｓ／Ｊ。