铝合金模精密铸造界面换热系数测量

熔模精密铸造对于铸件近净成形具有重要意义,但目前鲜见对其铸件-铸型界面换热系数的相关研究.本试验在一维传热模型中采用非线性估算法对工业纯铝在熔模铸造过程中与型壳的换热行为进行了研究,分析结果表明:在凝固前期,铸件与型壳之间的热流密度基本不变,而界面换热系数随两者温差减小而增大;凝固中期,界面换热系数随着整体固相分数增加而线性下降;凝固后期,界面换热系数下降变得十分缓慢.将在一维模型中反求得到的界面换热系数应用到三维铸件模型中,得到的模拟温度与实测温度基本吻合,证明通过一维模型与非线性估算法求取的界面换热系数比较准确,有望在铝合金精密铸造温度模拟中得到应用.     

基于小样本机器学习构建镍基高温合金应力应变本构模型

在镍基高温合金力学本构模型构建的过程中,使用小样本机器学习方法,结合数据增强、网络结构优化、迁移学习等方法,构建了小样本神经网络模型,降低了对实验数据量的依赖性,经过测试,模型精度高于一般BP神经网络和唯象型本构模型。     

多孔铝合金的铸造工艺研究

采用加压铸造工艺，制备出了多孔铝合金。系统地研究了预制块的制备工艺过程及影响因素。利用所制备的预制块，研究了多孔铝合金的加压铸造工艺。研究表明，预制块孔隙大小及其初始温度、金属液浇注温度、外加压力等影响了金属液在预制块中的充型长度。采用合理的工艺，就可以获得大尺寸的多孔制品。     

铝合金直接水冷半连续铸造控制系统设计及冷却水量自动控制仿真

通过对铝合金DC铸造工艺过程的分析,建立了铝合金DC铸造的控制系统;在分析DC铸造铸锭结晶凝固原理的基础上,完成了冷却水量自动控制的系统设计,并进行了控制策略的选择;基于对铝合金直接水冷铸造,DC凝固原理和工艺过程的分析,本文提出了大尺寸铝合金圆锭铸造的控制系统设计方案。在冷却水量自动控制设计中,为克服DC铸造系统中常用的前馈控制方式的不稳定,本文引入了PID单回路反馈控制和串级回路控制策略,并通过Matlab／Simulink的模拟仿真,论证了PID单回路控制和串级控制两种方式都可以应用于本系统。     

铸造凝固组织模拟的图形显示策略研究

采用CellularAutomaon方法对Al-7%Si合金的微观组织进行了模拟计算,提出了从数字信息中提取晶粒轮廓的方法,并运用有关的图形学算法将晶粒组织在计算机上显示出来,采用黑白显示与彩色显示两种技术表达了模拟计算结果,开发了图象的放缩、编辑与晶粒度的计算等功能,使微观模拟的后处理模块能较好地满足研究的需要,并可与实际的合金相组织进行比较,以验模拟计算的准确度。     

激光选区熔化AlSi10Mg合金悬臂梁残余变形的数值模拟

建立了一个零件尺度的模型,采用收缩体积法模拟预测了激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形AlSi10Mg合金悬臂梁的变形,研究了几何结构、扫描方式以及预热温度对悬臂梁残余变形的影响。结果表明,模拟计算的翘曲方向和变形趋势与试验测量结果相符;悬臂梁的厚度越大其刚度越大,抵御变形的能力越强;提高预热温度可以有效减小零件的变形。     

壁厚对某Ni3Al基高温合金铸件的微观组织及性能影响研究

通过设计不同壁厚薄板铸件,研究了不同壁厚对Ni₃Al基高温合金铸件组织和性能的影响。随着壁厚的增加,合金的二次枝晶臂随之增加。从元素分布上看,壁厚的增加会降低合金中Hf、Cr和Mo元素的偏析程度,促进Ti元素向枝晶间的偏析以及Al元素向枝晶干偏析,W元素的偏析程度则总体下降。从力学性能上看,壁厚增加会导致合金的拉伸强度和拉伸塑性显著增加。     

B元素对某Ni3Al基高温合金的微观组织和力学性能的影响研究

由于Ni₃Al基高温合金具有抗蠕变强度大、耐腐蚀、抗氧化等优异的高温性能。作为多组元的金属间化合物,合金组分的变化会直接影响到Ni₃Al基高温合金的性能表现。为优化合金成分,获得最佳的合金性能,研究了晶界强化元素B含量变化对Ni₃Al基高温合金组织和性能的影响。结果表明,合理控制B元素含量,能够增加合金的持久时间和塑性。当B元素含量在0.012%～0.021%时,合金在1 100℃的拉伸性能和1 050℃/100 MPa及1 100℃/60 MPa的持久性能达到最佳。     

基于ProCAST的大型复杂空心叶片精铸的数值模拟

重型燃气轮机的叶片尺寸厚大,形状复杂,叶身部位为空心的曲面薄壁结构,铸件极易出现缩孔、疏松缺陷.为改进其工艺方案,利用铸造模拟软件ProCAST对大型复杂空心叶片铸件铸造过程的温度场、流场及固相分数的分布情况进行了模拟,对大型复杂空心叶片的型壳预热温度进行了优化;通过采用980℃的高温型壳预热,实现了大型复杂薄壁叶片的顺利充型.模拟结果预测的缩孔、疏松形成的位置与实际浇注结果十分吻合,采取改进措施后,铸件一次浇注成功,消除了缩孔、疏松缺陷.     

Coupled macro-micro modeling for prediction of grain structure of Al alloy

A 3D stochastic modeling was presented to simulate the dendritic grains during solidification process of aluminum alloy. Shape functions were proposed in 2D and 3D to describe equiaxed dendritic shape. A growth model was presented to describe the growth of a nucleated grain and the capturing of the neighboring cells. On growing,each grain continues to capture the nearest neighboring cells to form the final grain shape. If a neighboring cell has been captured by other grains, the growth along this direction stops, which can reflect the grains impingement phenomenon occurring in solidification process. 2D and 3D calculations were performed to simulate the evolution of equiaxed dendritic grains. In order to verify the modeling results, step-shaped sample castings were cast in sand mold. The microstructure in various positions of the sample was observed. In addition the quantitative metallographic analysis also has been done to evaluate the grain size. Experimental and numerical results agree well.