检索结果-内蒙古大学图书馆

第十一届中国国际锻造会议暨2009年全国锻造企业厂长会议

作者：陈林北京富京技术公司

QForm-MS模块包含基于Sellar’s公式的半经验式模型。这个模型综合考虑了变形过程中及坯料在加热、冷却或热处理过程中的动态再结晶、静态再结晶和晶粒生长。本文介绍了微观组织模拟的理论背景，浅谈了模拟实例。

关键词：微观组织模拟晶粒生长热处理静态再结晶动态再结晶

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AZ91D压铸镁合金的三维微观组织模拟

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金属学报 2006年第12期42卷 1291-1297页

作者：刘志勇许庆彦柳百成清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室北京100084

针对工程上应用广泛的AZ91D压铸镁合金,建立了其凝固过程中微观组织演化的数学物理模型．采用改进的三维微观元胞自动机(CA)模型,耦合三维溶质场计算,结合压铸镁合金进行了微观组织模拟．模拟结果再现了在多晶粒同时生长的情况下,初生... 详细信息

针对工程上应用广泛的AZ91D压铸镁合金,建立了其凝固过程中微观组织演化的数学物理模型．采用改进的三维微观元胞自动机(CA)模型,耦合三维溶质场计算,结合压铸镁合金进行了微观组织模拟．模拟结果再现了在多晶粒同时生长的情况下,初生晶间的溶质扩散、溶质富集直至共晶转变的全部演化过程．应用此模型模拟了实际AZ91D压铸件不同部位的微观组织,模拟结果与金相观察结果符合较好．

关键词：镁合金压铸微观组织模拟溶质场

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电阻点焊熔核微观组织模拟

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焊接学报 2015年第8期36卷 31-34,114页

作者：冯梦楠罗震李洋王忠红张成大天津大学材料科学与工程学院天津300072 鞍钢集团矿业设计研究院鞍山114004 大庆油田有限责任公司第二采油厂大庆163459

基于有限差分思想建立了电阻点焊的三维宏观传热模型,并在此模型基础上通过进一步细化网格差分得到枝晶形核和生长所需的温度信息.基于元胞自动机方法建立枝晶形核和生长的微观模型,将已建立的宏观温度场模型和微观元胞自动机模型互相... 详细信息

基于有限差分思想建立了电阻点焊的三维宏观传热模型,并在此模型基础上通过进一步细化网格差分得到枝晶形核和生长所需的温度信息.基于元胞自动机方法建立枝晶形核和生长的微观模型,将已建立的宏观温度场模型和微观元胞自动机模型互相耦合起来,建立了电阻点焊熔核微观组织模拟的宏微观耦合模型.利用耦合模型模拟了5754铝合金电阻点焊一定参数下熔核的微观组织形成过程,所得的模拟结果为"柱状+等轴"晶组织,与试验结果吻合较好.

关键词：电阻点焊微观组织模拟元胞自动机有限差分法

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压铸镁合金微观组织模拟

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特种铸造及有色合金 2003年第6期23卷 13-15页

作者：曹运锋许庆彦熊守美清华大学

采用CellularAutomaton微观模型 ,对压铸镁合金的三维微观组织演变进行了模拟。在模拟过程中 ,采用连续形核模型处理液态金属的异质形核现象 ,通过正态分布函数描述形核质点密度随温度的分布关系 ,在给定过冷度时对分布函数积分可得到... 详细信息

采用CellularAutomaton微观模型 ,对压铸镁合金的三维微观组织演变进行了模拟。在模拟过程中 ,采用连续形核模型处理液态金属的异质形核现象 ,通过正态分布函数描述形核质点密度随温度的分布关系 ,在给定过冷度时对分布函数积分可得到该时刻的形核密度 ,晶粒生长模型则考虑了枝晶尖端生长动力学和择优生长方向 <10 10 >,也考虑了温度场的影响 ,并完成了宏观温度场和微观计算的耦合。最后通过压铸镁合金标准拉伸试棒金相试验 ,对模拟结果进行了验证。

关键词：压铸镁合金微观组织模拟 CA方法(Cellular Automaton)

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铝合金微观组织模拟及并行计算

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清华大学学报（自然科学版） 2003年第5期43卷 605-608页

作者：冯伟明许庆彦柳百成清华大学机械工程系北京100084

微观组织模拟计算规模庞大,对宏观铸件进行整体微观组织模拟存在极大困难,为此该文将CA(cellularau-tomaton)模型与宏观的传热计算相结合,模拟砂型和金属型铝合金铸件的凝固组织形成过程,提出了改进的CA模型,用更接近实际晶粒轮廓的方... 详细信息

微观组织模拟计算规模庞大,对宏观铸件进行整体微观组织模拟存在极大困难,为此该文将CA(cellularau-tomaton)模型与宏观的传热计算相结合,模拟砂型和金属型铝合金铸件的凝固组织形成过程,提出了改进的CA模型,用更接近实际晶粒轮廓的方法对微观组织进行模拟。在串行算法的基础上开发了相应的并行算法,该算法在保证原有计算精度的前提下,极大地提高了计算规模和效率。对试验结果和模拟结果进行了对照分析,二者基本一致。

关键词：铝合金微观组织模拟并行计算 CA模型

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基于CA方法的Ti-45Al合金定向凝固过程微观组织模拟

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铸造 2010年第9期59卷 903-907页

作者：程锦许庆彦张虎郑立静柳百成清华大学机械工程系北京100084 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

采用CA方法建立了Ti-45Al(at.%)合金定向凝固过程中的组织演变数值计算模型,考虑了二元合金包晶反应过程,对液态金属冷却定向凝固过程中Ti-45Al合金的组织演变进行了模拟。模拟结果表明,定向凝固组织分为初生等轴晶组织、稳定生长的柱... 详细信息

采用CA方法建立了Ti-45Al(at.%)合金定向凝固过程中的组织演变数值计算模型,考虑了二元合金包晶反应过程,对液态金属冷却定向凝固过程中Ti-45Al合金的组织演变进行了模拟。模拟结果表明,定向凝固组织分为初生等轴晶组织、稳定生长的柱状晶以及中间过渡区域3部分,柱状晶一次臂间距随抽拉速度增大而减小。Ti-45Al合金在0.1 mm/min抽拉速度条件下,得到了以初生β相为主的凝固组织,在枝晶间溶质富集处有少量的包晶相析出,与相关试验结果基本一致。

关键词： γ-TiAl基合金定向凝固包晶反应微观组织模拟

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凝固过程微观组织模拟研究进展

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材料导报 2005年第7期19卷 12-15页

作者：曲迎东李荣德袁晓光向青春李晨曦沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110023

综述了凝固过程微观组织模拟的研究现状,重点介绍了微观组织演变过程中晶粒形核、长大、相关的理论模型和常用的数值模拟方法,并对微观组织模拟的未来发展进行了评价和展望。

关键词：微观组织模拟凝固过程研究进展数值模拟方法研究现状演变过程理论模型形核晶粒长大

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铍激光焊接性研究及焊接过程微观组织模拟

铍激光焊接性研究及焊接过程微观组织模拟

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作者：李玉斌中国工程物理研究院

学位级别：博士

铍具有低密度、高熔点、高比强度等优点,成为功能结构材料领域关注的焦点,广泛地运用在航空、航天和核工业中。但铍焊接过程中易形成焊缝区和热影响区裂纹、气孔等缺陷,成为阻碍铍应用的关键问题之一。本文采用激光焊接方法,在对采用... 详细信息

铍具有低密度、高熔点、高比强度等优点,成为功能结构材料领域关注的焦点,广泛地运用在航空、航天和核工业中。但铍焊接过程中易形成焊缝区和热影响区裂纹、气孔等缺陷,成为阻碍铍应用的关键问题之一。本文采用激光焊接方法,在对采用不同填充金属(AlSi合金、Al、非晶态材质、Zr+AlSi+Zr)的铍-铍激光熔焊接头组织结构观察分析及接头性能测试基础上,获得铍焊接接头组织结构与力学性能间的关系,研究不同填充金属与铍激光熔焊时的组织形成规律,对其接头组织结构及性能进行对比分析。从理论上探讨上述四种材质作为铍激光焊接填充材料的可行性,以指导工艺参数优化。采用数值模拟与实验相结合,通过确定和概率模型,建立宏微观藕合模型,对焊接熔池凝固和热影响区晶粒长大过程的微观组织进行数值模拟研究,实现计算机再现激光焊接接头微观组织演化规律。 AlSi合金、Al、ZrTiNiCuBe非晶、Zr+AlSi+Zr叠层为填充材料的铍焊接接头微观组织形成机理认为:AlSi合金、Al为填充材料焊接的焊接接头熔合区和焊缝区由铍与填充金属形成了类似复合材料的双相组织。当焊缝中铍含量小于70%,随铍含量增加,铍分布形态为分散晶粒结构或聚集晶粒结构,能够很好地改善铍的焊接性。获得了高焊深的Be/AlSi/Be和Be/Al/Be激光焊接接头(Be/AlSi/Be:焊深0.6mm,焊接工艺为预热温度393K、线能量114J/mm。Be/Al/Be:焊深0.4mm,焊接工艺为预热温度393K、线能量120J/mm);ZrTiNiCuBe非晶为填充材料焊接铍时,工艺焊接性一般,Be/ZrTiNiCuBe/Be焊接接头焊缝中心为非晶状态,熔合区形成了一层结构稀疏、成分均匀的金属间化合物层,通过调整焊接工艺,缩小熔合区面积可以提高焊接接头工艺焊接性;Zr+AlSi+Zr叠层为填充金属的Be激光焊接接头焊缝熔合区附近形成的BeZr和AlZr等金属间化合物层在焊接热应力作用下极易生成焊接裂纹,焊接性较差。研究了铍激光焊接热影响区晶粒长大,建立了铍晶粒生长动力学方程:D=D+7.7×10texp(-40985/RT),根据实验测量热循环曲线和铍晶粒生长动力学方程推测出焊接热影响区铍晶粒长大约1μm,热影响区铍晶粒长大区域宽度约0.5mm,与金相观察无明显差别。 AlSi合金和Al为填充金属的铍焊接接头剪切强度试验和剪切断口观察显示,焊接工艺不同会引起焊接接头微观组织变化,导致焊接接头力学性能,断裂形式和断口形貌发生改变。AlSi合金和Al为填充金属的铍激光焊接接头剪切强度分别为88.5MPa～283MPa和109.6MPa～240.4MPa,介于填充金属和铍的剪切强度之间,随着焊缝组织中铍含量增加,接头剪切强度呈上升趋势。当焊缝中铍含量小于40%时焊接接头为塑性断裂;铍含量位于40%-70%时,焊接接头断裂形式从塑性断裂向脆性断裂转变,断口形貌由韧窝断口向解理断裂为主伴有局部塑性断裂的混合断口过渡。针对焊接接头在不同使用条件下对接头强度和断裂形式的要求,焊缝中铍含量是重点控制因素。 ZrTiNiCuBe非晶为填充金属的铍激光焊接接头平均剪切强度为230MPa、熔合区显微硬度低于ZrTiNiCuBe非晶和铍的显微硬度,接头断裂位置位于焊缝熔合区,呈现脆性断裂,具有冰糖状断口形貌。熔合区生成的脆性相BeZr、α-BeO、BeCu、NiZr、BeZr等,降低了焊接接头剪切强度,是焊接接头薄弱部位,并且熔合区域随着焊接预热温度和焊接输入线能量增加会加大,因此在保证焊接接头实现有效连接情况下,应尽量降低焊接热输入。结合宏观热流计算和微观组织模拟,确定模型和概率模型,提出CellularAutomaton(CA)技术为基础并辅以Monte Carlo(MC)法修正生长的CAMC宏微观藕合模拟技术。CAMC技术以CA模拟技术搭起晶粒生长骨架,MC法则在内部进行辅助生长,体现枝晶分枝机制。该模拟技术能够定量地描述晶粒数目、尺寸和形貌演变过程,从而能够很好地模拟金属凝固组织形成过程。基于晶粒正常长大过程中的能量和曲率因素,建立了晶粒正常长大能量—曲率驱动元胞自动机二维模型。该模型能正确反映晶粒正常生长过程中平均晶粒尺寸与时间、晶粒生长速率与温度、晶粒生长速度与曲率等关系,以及晶粒尺寸分布时间不变性等重要规律,同时,通过建立元胞自动机时间(CAS)与现实时间转换关系,实现了能量—曲率驱动元胞自动机在现实时间尺度上对焊接热影响区晶粒长大过程模拟,模拟结果符合焊接热影响区理论晶粒分布规律和焊接实验结果。

关键词：铍激光焊接微观组织填充金属微观组织模拟元胞自动机

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基于Thermo-Calc热力学计算Al-Cu共晶合金微观组织模拟及实验验证

基于Thermo-Calc热力学计算Al-Cu共晶合金微观组织模拟及实验验证

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作者：汤进军哈尔滨工业大学

学位级别：博士

Al-Cu共晶合金广泛应用于航空航天、舰船等军事工业,以及汽车、建材等民用工业,是本世纪发展最快和使用量最多的金属材料之一。该合金典型的特征是在共晶温度附近从液相L中直接生成两种固相,即L→α+β。合金凝固研究的关键就在于控制... 详细信息

Al-Cu共晶合金广泛应用于航空航天、舰船等军事工业,以及汽车、建材等民用工业,是本世纪发展最快和使用量最多的金属材料之一。该合金典型的特征是在共晶温度附近从液相L中直接生成两种固相,即L→α+β。合金凝固研究的关键就在于控制其最终凝固组织,包括晶粒形态,晶粒度,微观偏析和内部相组成等。当前的相场模型,由于真实合金的自由能数据与相图数据很难精确得到,主要是针对简单溶液模型的合金。本文应用Thermo-Calc商业化软件计算Al-Cu合金在温度(791-841)K,成分(0-35)Cu(at.%)范围内的α相、θ相及液相L的自由能数据与相图数据,并且应用亚规则溶液模型建立计算范围内Al-Cu合金各相连续自由能关系式。同时,把Thermo-Calc计算自由能数据引入相场与浓度场控制方程。采用KKS模型中基于合金原始相图的体系自由能密度构造方法,和WBM模型中不区分界面点的固液相成分来减少计算量的处理,建立能对各种合金熔体液固相变微观组织演化进行模拟的KKS改进相场模型。用改进的相场模型计算了Al-Cu合金在不同状态下的等轴晶微观组织。研究表明随着过冷度的增加,等轴晶生长速度也逐渐增大,等轴晶生长形貌逐渐由不发达二次枝晶等轴晶→发达二次枝晶等轴晶→“正方形”等轴晶→粒状等轴晶转变。微观偏析变化存在一个临界温度,高于此温度的微观偏析随温度的降低偏析程度逐渐加大,而低于此温度时微观偏析迅速降低,并且随着温度的降低逐渐接近于1。在非等温等轴晶生长模拟中,二次枝晶生长没有等温生长发达,枝晶间高熔点液相增多,并且可以看出非等温模拟主枝晶干较等温模拟明显变细。此外,通过引入取向场建立适用于多晶粒形核与生长模型,计算不同条件下Al-Cu合金多晶粒的形核与长大,研究了多晶粒生长的晶粒碰撞、晶粒度和微观偏析等。通过小各向异性多晶粒形核与生长过程,显示晶粒碰撞后两晶粒之间的晶界近乎直线,最终凝固组织为近似多边形。模拟了Al-4.5Cu(at.%)合金在快速Bridgman定向凝固条件下,发生液固相变过程的界面形态和微观结构的动态演化。表明,当生长速度低于维持高速平界面的绝对稳定速度时,随着生长速度的增大,存在胞状树枝晶向细胞晶的微观结构转变,固液界面处溶质富集程度逐渐减小,溶质分配系数增大且不断向1逼近;当生长速度达到该绝对稳定速度时,初始平界面轻微失稳后将再次恢复为平界面,界面处出现溶质的完全截流,形成接近无偏析结构。在控制热流定向凝固中,随着边界热流的增加,凝固组织形貌发生很大变化,从树枝晶→树枝晶与柱状晶并存→柱状晶→细柱状晶的转变。对Nestler多相场模型进行修正,引入各相自由能数据,建立实用性比较强的多相场微观组织模型。研究共晶条件下均匀层片稳定生长和不同位置切面溶质分布。当初始层片α-Al相和θ-Al2Cu相初始层片不均匀时会出现振荡生长。在共晶相生长过程,如果初始层片间距如果不合理,将会发生共晶层片的形核与湮灭及间距再调整,在模拟其组织演化过程的同时,还详细分析了其形成机理。此外,亚共晶成分的Al-Cu合金共晶定向组织进行了模拟计算与分析。最后,对Al-Cu合金不同条件下的等轴晶生长、定向生长、多晶生长和共晶生长过程的模拟结果进行实验验证。表明,在相的生长特性及微观组织形态上,模拟结果与实验结果具有可比性。

关键词：微观组织模拟 Thermo-Calc软件相场法 Al-Cu合金定向凝固微观偏析

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Ag-Cu合金凝固微观组织模拟数学模型

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贵金属 2012年第4期33卷 33-37,42页

作者：杨有才付作鑫沈月胡洁琼谢明昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室昆明650106

针对Ag-Cu合金在凝固微观组织模拟研究中的不足,研究基于CA(Cellular Automaton)法与宏观传输现象中的温度场、浓度场和流动场耦合,建立了Ag-Cu合金凝固微观组织模拟的宏/微观数学模型。介绍了CA法宏观网格的划分和微观单元温度的确定,... 详细信息

针对Ag-Cu合金在凝固微观组织模拟研究中的不足,研究基于CA(Cellular Automaton)法与宏观传输现象中的温度场、浓度场和流动场耦合,建立了Ag-Cu合金凝固微观组织模拟的宏/微观数学模型。介绍了CA法宏观网格的划分和微观单元温度的确定,以及形核长大过程的计算流程和采用等价比热法处理凝固潜热的方法。

关键词：金属材料 Ag—Cu合金凝固微观组织模拟 CA模型

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