Numerical simulation on rapid melting and nonequilibrium solidification of pure metals and binary alloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨｉｇｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙｌａｓｅｒｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｈａｓｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｍｐｒ     

Sn对镁及镁合金显微组织和性能影响的研究现状及展望

合金化元素Sn在镁基体中的固溶度受温度影响比较大,且能够与镁形成高强、高硬、热稳定性好的Mg2Sn金属间化合物,在理论研究和实际应用上引起了人们的广泛关注。基于Mg、Mg-Al-Zn系、Mg-Mn系、Mg-Zn系、Mg-Li系等合金,综述了Sn对纯镁及镁合金微观组织及力学性能的影响,概述了Sn对镁合金的腐蚀、电化学等其他性能的影响。最后展望了Sn在镁合金中的应用前景。     

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%.     

添加Bi对AZ80镁合金显微组织及力学性能的影响(英文)

研究添加Bi对AZ80镁合金铸态显微组织及力学性能的影响。结果表明:将Bi加入到AZ80镁合金中后,粗大的β-Mg17Al12离异共晶组织被细化并由连续网状分布变为断续状;晶界处和枝晶间出现具有六方D52结构的针状和颗粒状的Mg3Bi2相。力学性能测试结果表明:随着Bi含量的增加,抗拉强度和伸长率先升高再降低,AZ80-0.5%Bi合金的综合力学性能最优;当Bi含量超过1.0%(质量分数)时,针状相明显变多并粗化,加载时容易开裂而割裂基体,导致力学性能降低。     

异相位电磁连铸的电磁场分析

采用ANSYS有限元软件对空心管异相位电磁连铸中电磁场、力场的分布进行了模拟．结果表明：异相位磁场作用下,铸管中磁感应强度高且分布均匀;壁厚中部的金属熔体受到沿径向的电磁推力,向外结晶器方向流动;石墨环附近的金属熔体和初凝壳受到电磁斥力的作用,可以避免“抱芯”,减少摩擦,抑制了偏析瘤的形成,进而提高了铸管表面质量．     

气体保护熔炼条件下Mg-Gd-Y-Zr合金的夹杂物

本文研究了气体保护条件下,常规熔铸的Mg-Gd-Y-Zr合金中夹杂物的形貌、分布及形成原因,并通过计算分析了夹杂物的沉降行为.结果表明,Mg-Gd-Y-Zr合金中有MgO或Y的氧化物为主的球状、簇状、不规则状、线状的复合夹杂物和含熔剂夹杂物,夹杂物的平均尺寸为12.7μm,平均体积分数为0.26%.夹杂物出现的频率随其尺寸增大而急剧减小,尺寸在20μm以下的夹杂物占夹杂物总体积接近85%,尺寸在45μm以下的夹杂物占96%.计算结果表明,夹杂物沉降速率与其尺寸和密度相关;夹杂物密度增大,可使镁合金中夹杂物的最大尺寸减小,计算得到的合金中最大夹杂物的尺寸与实验结果基本一致.     

Mg-6Zn-1Al-0.3Mn 镁合金的热压缩变形行为及变形组织

采用Gleeble热模拟方法研究Mg?6Zn?1Al?0.3Mn 变形镁合金在温度为200~400°C,应变速率为0.01~7 s?1条件下的热压缩变形行为。结果表明,变形温度和应变速率显著影响其热变形行为。通过计算获得了热变形激活能及应力指数分别为Q=166 kJ/mol,n=5.99,且其本构方程为ε&=3.16×1013[sinh(0.010σ)]5.99exp [?1.66×105/(RT)]。热压缩显微组织观察表明：在应变速率为0.01~1 s?1的条件下,在250°C热压缩变形时初始晶粒晶界及孪晶处发生了部分动态再结晶,而在高温(350~400°C)条件下,发生了完全动态再结晶且再结晶晶粒尺寸随着应变速率的增加而减小。获得的较优的变形条件为温度330~400°C、应变速率为0.01~0.03 s?1以及350°C、应变速率为1 s?1。     

Al—CuAl2共晶层片间距的数值模拟

本文根据层片状共晶生长理论,利用时间相关模型对存在对流作用的Ａｌ－ＣｕＡｌ２共晶层片间距进行数值求解。     

低温挤压Mg-4Zn-2Al-2Sn合金的组织与力学性能研究

研究了Mg-4Zn-2A1-2Sn合金在225,250和275℃挤压变形后的微观组织、织构及其力学性能.结果表明:在3种挤压温度下合金均发生了完全动态再结晶,晶粒尺寸分别为4.4,7.1和10.5μm.挤压温度直接影响到晶粒内部第二相的析出,在225℃挤压时,在晶粒内部可观察到尺寸为20~60 nm的不规则形貌的Mg_2Sn析出相,挤压温度升高到275℃,第二相析出增多,Mg_2Sn颗粒长大到500 nm左右,并观察到沿挤压方向呈流线分布的微米级Mg_(32)(Al,Zn)_(49).在225和250℃挤压时,形成了单一的平行于挤压方向的基面织构,当温度升高到275℃时,棱柱面滑移临界剪切成力急剧降低,棱柱面滑移系启动,形成了除基而织构以外的棱柱面平行于挤压方向的{1010}0002织构,这种取向在沿挤压方向压缩时,压应力平行于c轴方向,不利于拉伸孪晶{1012}1011的形成,导致275℃挤压样品拉压不对称性不明显,压缩与拉伸屈服强度之比为0.95.     

净化处理对Mg-Gd-Y-Zr镁合金耐蚀性的影响(英文)

在真空和非真空条件下对Mg-Gd-Y-Zr镁合金进行过滤净化处理。利用OM和SEM方法分析合金中夹杂物的种类、形貌、尺寸分布和体积分数;利用盐雾实验和电化学测试研究Mg-Gd-Y-Zr镁合金中夹杂物对合金耐蚀性的影响。结果表明:过滤净化处理可以有效地去除合金中的夹杂物;通过净化处理,合金中的夹杂物平均尺寸从12.7μm减小到2.0μm,夹杂物的平均体积分数从0.30%降低到0.04%;随着合金中夹杂物尺寸的减小,盐雾腐蚀实验中合金的腐蚀速率从38.8g/(m2·d)减少到2.4g/(m2·d);在电化学实验中,腐蚀电流密度减小,极化电阻升高,Mg-Gd-Y-Zr镁合金的耐蚀性得到了提高。