检索结果-内蒙古大学图书馆

第二届有色金属及铸造国际会议

作者：丁雨田王海南许广济李传军甘肃工业大学材料科学与工程学院甘肃工业大学甘肃工业大学甘肃工业大学

本文分析了定向凝固过程中柱状晶的竞争生长机理,采用Panping Zhu和Smith改进的MonteCarlo模型,根据界面能最低原则建立了定向凝固条件下晶粒的概率生长模型,模拟了定向凝固条件下等轴晶及柱状晶的形成、等轴晶向柱状晶的转变以及柱状... 详细信息

本文分析了定向凝固过程中柱状晶的竞争生长机理,采用Panping Zhu和Smith改进的MonteCarlo模型,根据界面能最低原则建立了定向凝固条件下晶粒的概率生长模型,模拟了定向凝固条件下等轴晶及柱状晶的形成、等轴晶向柱状晶的转变以及柱状晶的竞争生长等微观组织的形成过程,模拟结果与实际情况非常接近。同时应用此方法模拟双向凝固、四边由表面向中心凝固及整体凝固条件下的微观组织形成过程。并通过与实际模拟结果对比分析了Monte Carlo方法用于微观组织模拟存在的问题和不足。

关键词： Monte Carlo方法定向凝固微观组织模拟

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三维三相陶瓷刀具材料微观组织的模拟研究

三维三相陶瓷刀具材料微观组织的模拟研究

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作者：郝松山东大学

学位级别：博士

陶瓷刀具材料具有高的硬度和耐磨性,是一类极具发展前途的刀具材料,但是由于断裂韧度较低,限制了其广泛应用。纳米复合陶瓷刀具材料和晶须增韧陶瓷刀具材料的出现有望解决陶瓷刀具材料断裂韧度低的问题。材料的力学性能主要取决于其微... 详细信息

陶瓷刀具材料具有高的硬度和耐磨性,是一类极具发展前途的刀具材料,但是由于断裂韧度较低,限制了其广泛应用。纳米复合陶瓷刀具材料和晶须增韧陶瓷刀具材料的出现有望解决陶瓷刀具材料断裂韧度低的问题。材料的力学性能主要取决于其微观组织,因此研究纳米复合陶瓷刀具材料和晶须增韧陶瓷刀具材料微观组织演变的模拟,对设计和制备新型陶瓷刀具材料具有重要的理论意义和实际应用价值。本文建立了耦合烧结工艺参数的三维三相纳米复合陶瓷刀具材料微观组织演变的蒙特卡洛波茨模拟模型及其改进算法,该算法具有选择性选取基体晶格点阵进行演变的功能,提高了模拟效率。基于微软公司开发的Visual C++6.0平台,利用C++编程语言,设计开发了三维模拟软件3DMS。模拟研究了第二相和第三相纳米颗粒半径和含量对纳米复合陶瓷刀具材料微观组织演变的影响。结果表明,第二和第三相纳米颗粒能够形成晶内/晶间型微观组织,纳米颗粒对晶粒生长具有较强的抑制作用,可细化基体晶粒。当添加相含量相同时,三相材料的晶粒半径小于两相材料,较小纳米颗粒对晶粒的钉扎作用较强,而较大纳米颗粒的钉扎作用较弱；当添加相颗粒半径相同时,纳米颗粒对基体相的钉扎作用随着添加相含量的增加而增强。半径较小的纳米颗粒较多的分布在晶粒内部,半径较大的纳米颗粒较多的分布在晶界上模拟研究了晶界能比值对微观组织演变的影响。结果表明,当界面能高于晶界能时,纳米颗粒主要位于基体颗粒内部,纳米复合陶瓷刀具材料的微观组织以晶内/晶间型为主；当界面能低于晶界能时,纳米颗粒主要位于晶界上,纳米复合陶瓷刀具材料的微观组织以晶间型为主。基体相、第二相和第三相的晶界能比值相差越大,第二相和第三相对基体相晶粒生长的抑制作用越强。模拟研究了纳米颗粒初始分布位置对三维三相纳米复合陶瓷刀具材料微观组织演变的影响。结果表明,与纳米颗粒随机分布相比,当纳米颗粒分布在晶界附近时,材料的平均晶粒半径较小,进入基体晶粒内部的纳米颗粒较少,易形成晶间型微观组织。模拟研究了烧结温度、烧结压力和保温时间对材料烧结过程中微观组织演变结果的影响。烧结温度对晶粒生长速率有显著影响,平均晶粒半径随着烧结温度的升高而增大。烧结压力对晶粒生长速率和平均晶粒半径几乎没有影响。随着模拟时间的增长,平均晶粒半径先增大尔后几乎不变。建立了含有气孔和杂质的三维三相纳米复合陶瓷刀具材料微观组织演变的蒙特卡洛波茨模型,研究了气孔含量对微观组织演变的影响。结果表明,所建模型可以较好的模拟含有气孔的微观组织演变过程；气孔对晶粒长大具有抑制作用,当气孔含量增加时,需要适当延长烧结时间才能更好地排出气孔。建立了无缺陷三维三相纳米复合陶瓷刀具材料、晶须增韧陶瓷刀具材料、晶须和颗粒协同增韧陶瓷刀具材料微观组织演变的相场法模拟模型,构建了三相陶瓷刀具材料的自由能密度函数,开发了相场法模拟软件3DPS,较好地模拟研究了含晶须陶瓷刀具材料的微观组织演变过程。结果表明,相场法的模拟结果与蒙特卡洛法的模拟结果一致。对于晶须增韧陶瓷刀具材料,其基体相的平均晶粒半径随晶须半径的增加而增大。对于晶须和颗粒协同增韧陶瓷刀具材料,半径较大的晶须多位于三叉晶界处,半径较小的晶须多分布于晶粒内部；当晶须含量和长度一定时,半径较小的晶须对晶粒生长的阻碍作用较大,晶粒得到细化；当晶须含量和半径一定时,较长晶须增韧陶瓷刀具材料的晶粒尺寸分布不均匀,存在晶粒异常长大情况。建立了基于相场法模拟微观组织的三维三相各向异性复合陶瓷刀具材料微观有效弹性常数的求解模型,开发了微观有效弹性常数的计算程序EEC,计算了定向分布晶须和颗粒协同增韧陶瓷刀具材料的微观有效弹性常数。对Al203/Al203n/SiCn纳米复合陶瓷刀具材料进行了烧结验证实验,验证了蒙特卡洛波茨模拟模型和模拟结果的正确性。

关键词：陶瓷刀具材料微观组织模拟蒙特卡洛法相场法微观有效弹性常数

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一个新的用于元胞自动机模拟微观组织的溶质分配模型及其计算验证

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物理学报 2013年第18期62卷 467-472页

作者：李日沈焕弟冯长海潘红冯传宁河北工业大学材料成型及控制工程重点实验室天津300130

在已有的几种溶质再分配计算模型的基础上,建立了一个新的更为合理的溶质再分配模型.该模型充分考虑了枝晶生长过程中可能出现的固/液界面元胞的各种状态及其邻居元胞的各种状态,根据这两者的不同状态,分别建立不同的计算公式展开计算.... 详细信息

在已有的几种溶质再分配计算模型的基础上,建立了一个新的更为合理的溶质再分配模型.该模型充分考虑了枝晶生长过程中可能出现的固/液界面元胞的各种状态及其邻居元胞的各种状态,根据这两者的不同状态,分别建立不同的计算公式展开计算.利用所建立的模型消除了原有的扩散控制的元胞自动机(CA)生长模型存在的在晶界处元胞不凝固的缺陷.接着,为了进一步验证模型的可靠性,在Kurz-Giovanola-Trivedi方法控制的CA生长模型中引入新的溶质再分配计算模型,对Al-4.7 wt%Cu合金铸锭进行了模拟计算,并与实验结果进行了金相组织和成分分布两方面的对比,表明新模型具有较好的精确性.

关键词：元胞自动机方法微观组织模拟溶质再分配

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DZ125高温合金定向凝固微观组织的CA法模拟

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金属学报 2008年第3期44卷 365-370页

作者：郭勇冠李双明刘林傅恒志西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用伪二元相图法对DZ125多元合金进行了简化,并用二维Cellular Automaton(CA)法模拟了合金定向凝固微观组织.通过采用不均匀连续形核模型,在考虑到枝晶生长动力学的基础上,模拟了不同抽拉速度下合金定向凝固组织形貌、枝晶界面形态以... 详细信息

采用伪二元相图法对DZ125多元合金进行了简化,并用二维Cellular Automaton(CA)法模拟了合金定向凝固微观组织.通过采用不均匀连续形核模型,在考虑到枝晶生长动力学的基础上,模拟了不同抽拉速度下合金定向凝固组织形貌、枝晶界面形态以及一次枝晶间距的变化,说明树枝晶竞争生长中存在"分枝"与"淹没"的机制;并且随凝固速率的增加,合金凝固组织从分枝较少的胞状树枝晶向分枝发达的树枝晶转变.模拟的一次枝晶间距从凝固速率为50μm/s时的132μm减少到凝固速率为500μm/s时的69μm.模拟结果与实验结果吻合较好.

关键词： DZ125高温合金定向凝固元胞自动机微观组织模拟

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凝固微观组织的多层次模拟

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中国有色金属学报 2004年第6期14卷 928-933页

作者：郭洪民杨湘杰南昌大学材料科学与工程学院南昌330047 南昌大学机电工程学院南昌330029

通过引入溶质再分配、溶质扩散、界面能各向异性和界面曲率,构建了描述合金凝固微观组织形态演变的元胞自动机模型。在介观和微观尺度上的模拟结果表明,该模型可有效地解决微观组织形成的多尺度问题。模拟结果清晰地再现了与实测结果相... 详细信息

通过引入溶质再分配、溶质扩散、界面能各向异性和界面曲率,构建了描述合金凝固微观组织形态演变的元胞自动机模型。在介观和微观尺度上的模拟结果表明,该模型可有效地解决微观组织形成的多尺度问题。模拟结果清晰地再现了与实测结果相一致的枝晶形态和生长现象。根据分形理论采用分维定量比较了模拟结果和实验结果,两者的计盒维数分别为1.703和1.694,阐述了分维定量表征枝晶形貌的物理含义。模拟结果表明熔体过冷度和树枝晶的计盒维数呈近似抛物线关系。

关键词：微观组织模拟多尺度元胞自动机分维

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用Cellular Automaton方法模拟压铸镁合金AM50的微观组织

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铸造 2007年第8期56卷 837-840页

作者：付振南许庆彦熊守美郭志鹏清华大学机械工程系清华-东洋镁铝合金成形技术研究开发中心清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084

基于Cellular Automaton(CA)方法的基本原理,建立了压铸镁合金AM50形核和等轴晶粒生长的二维数学物理模型,能够对任意晶向的等轴晶晶粒生长进行模拟。模型耦合了宏观传热与微观组织模拟计算,镁合金AM50阶梯块压铸件的温度场通过热传导... 详细信息

基于Cellular Automaton(CA)方法的基本原理,建立了压铸镁合金AM50形核和等轴晶粒生长的二维数学物理模型,能够对任意晶向的等轴晶晶粒生长进行模拟。模型耦合了宏观传热与微观组织模拟计算,镁合金AM50阶梯块压铸件的温度场通过热传导反算法计算求得。对阶梯块压铸件不同阶梯表面的微观组织进行了模拟,并与金相试验结果进行了对比,它们在晶粒尺寸上吻合较好。

关键词：压铸镁合金AM50 微观组织模拟 Cellular Automaton方法晶粒尺寸

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元胞自动机方法模拟微观组织演变的建模框架

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材料工程 2003年第8期31卷 23-27,48页

作者：郭洪民刘旭波杨湘杰南昌大学机电工程学院南昌330029

基于元胞自动机模型的框架特性,构建了基于扩展的元胞自动机的模型框架MicrosCA。该模型不是针对某一具体应用的实际模型,而是一个通用的模型框架,阐述了构建微观组织模拟元胞自动机模型的主要思想、微观模型与其它模型间的集成。在此... 详细信息

基于元胞自动机模型的框架特性,构建了基于扩展的元胞自动机的模型框架MicrosCA。该模型不是针对某一具体应用的实际模型,而是一个通用的模型框架,阐述了构建微观组织模拟元胞自动机模型的主要思想、微观模型与其它模型间的集成。在此基础上,可以针对不同应用问题,对其进行适当细化和具体化,以适合各种组织演变问题的分析研究。

关键词：微观组织模拟元胞自动机模型框架框架特性 MicrosCA

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采用Cellular Automaton法模拟铝合金的微观组织

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中国机械工程 2001年第3期12卷 328-331页

作者：许庆彦柳百成清华大学北京市100084

采用 Cellular Automaton微观模型 ,并与宏观的传热计算相结合 ,对砂型铸造铝合金铸件的凝固组织形成进行了模拟。在模拟过程中 ,采用连续形核的方法处理液态金属的异质形核现象。通过高斯分布函数描述形核质点密度随温度的分布关系 ,... 详细信息

采用 Cellular Automaton微观模型 ,并与宏观的传热计算相结合 ,对砂型铸造铝合金铸件的凝固组织形成进行了模拟。在模拟过程中 ,采用连续形核的方法处理液态金属的异质形核现象。通过高斯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求积分可得该时刻的形核密度。晶粒生长模型则考虑枝晶尖端生长动力学和择优生长方向〈1 0 0〉晶向。模拟计算结果表明 ,在冷却速度不变的情况下 ,随着形核分布参数ΔTN 增加 ,所得到的晶粒尺寸增大。

关键词：铝合金微观组织模拟 Cellular Automaton方法形核铸造晶粒长大

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马车螺栓镦锻成形微观组织有限元模拟

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塑性工程学报 2023年第3期30卷 175-182页

作者：丛兵兵杜以常张弘斌孔明秦升学刘杰山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266400 山东腾达紧固科技股份有限公司山东枣庄277500

对304不锈钢的流变应力数据进行处理,获得了304不锈钢在改进的L-J位错密度模型中的应变软化参数、加工硬化参数和自扩散激活能等表征参数,建立了304不锈钢L-J位错密度模型,进而采用有限元方法对马车螺栓镦锻成形过程中微观组织变化开展... 详细信息

对304不锈钢的流变应力数据进行处理,获得了304不锈钢在改进的L-J位错密度模型中的应变软化参数、加工硬化参数和自扩散激活能等表征参数,建立了304不锈钢L-J位错密度模型,进而采用有限元方法对马车螺栓镦锻成形过程中微观组织变化开展有限元模拟,并将模拟结果与金相实验得到的微观组织进行对比分析。结果显示,304不锈钢马车螺栓成形过程中,螺栓头部晶粒被压扁、拉长明显,方颈部位晶粒也有一定程度的细化,而杆部晶粒变化不明显;螺栓成形后,6个样品区的应变分别为2.03、2.32、0.48、0.64、0.03和0.05,其中,螺栓头部内外侧平均晶粒尺寸分别减小了约31.3%、33.5%,而硬度分别提高了约35.9%、40.8%,方颈部位内外侧平均晶粒尺寸分别减小了约23.5%、26.2%,而硬度分别提高了约24.5%、30.2%,杆部外侧平均晶粒尺寸略微减小,硬度略微增加;模拟的平均晶粒尺寸比实验的平均晶粒尺寸要小,晶粒分布更密集,但误差水平大体一致。

关键词： 304不锈钢马车螺栓 L-J位错密度模型微观组织模拟

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Cellular Automaton法模拟铝合金微观组织的形成

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热加工工艺 2006年第1期35卷 13-15,18页

作者：金玉嘉丁雨田许广济兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050

采用Cellular Automaton微观模型,在给定冷却曲线的条件下,对铝合金板材凝固过程组织的形成进行了二维数值模拟。采用连续形核的方法处理液态金属的异质形核现象。用CA算法处理晶粒生长过程,考虑了枝晶尖端生长动力学和优先生长方向晶... 详细信息

采用Cellular Automaton微观模型,在给定冷却曲线的条件下,对铝合金板材凝固过程组织的形成进行了二维数值模拟。采用连续形核的方法处理液态金属的异质形核现象。用CA算法处理晶粒生长过程,考虑了枝晶尖端生长动力学和优先生长方向<100>晶向。通过模拟动态再现了凝固过程中晶粒的形核与生长。结果表明,在形核分布参数不变的情况下,随着冷却速度的增加,所得晶粒尺寸增大。

关键词：铝合金微观组织模拟 CA方法形核与长大

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