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采用改进的元胞自动机方法对三元Al-Si-Mg合金凝固微观组织进行数值模拟被引量：2: 2024年; 铝硅合金具有轻量化、高强度和易成形等独特优点.这些特性使得在低压压铸下能够生产大型、薄壁、复杂的铸件,这对于车辆轻量化至关重要.然而,这些合金的铸造过程容易产生缺陷,它们的性能与微观结构密切相关.认识到工艺、结构和性能之间的深层联系具有巨大的学术和工程价值.在本工作中,我们通过整合热力学、动力学和多元相图数据库,建立了一个改进的元胞自动机(ICA)模型.基于在阶梯铸件不同位置的冷却曲线和凝固组织,我们建立了适用于Al-7SixMg合金低压铸造的等轴晶形核模型.随后对该合金进行了低压铸造实验,微观结构演变的3D模拟结果与实验观察相吻合.我们进行了阶梯件低压铸造的实验,ICA模型准确地描绘了α-Al树枝晶,以及冷却速率对三元Al-7Si-xMg合金中晶核密度和树枝晶尺寸均匀性的影响.我们的模拟结果与实验数据表现出显著的一致性.此外,我们对SDAS与冷却速率之间的关系进行了全面分析.通过将ICA模型与LGK分析模型进行对比,验证了在评估树枝晶生长速率时ICA模型的精确性.这项工作为集成计算材料工程建立凝固-组织-性能的定量关系提供了理论指导.; 谭云骧赵海东许庆彦; 关键词：低压铸造凝固微观组织铝硅合金冷却速率

纵向静磁场对DD98M合金定向凝固微观组织与偏析的影响: 2024年; 为了进一步细化镍基单晶高温合金的微观组织与提升元素分布均质化程度,本工作研究了纵向静磁场对镍基单晶高温合金DD98M定向凝固组织与微观偏析的影响与作用机制,基于Kurz-Fisher模型获得了非平衡固相线与枝晶尖端之间的温差(ΔT')与温度梯度(G)的比值与磁场强度的对应关系,以及枝晶尺度内凝固各阶段的有效分配系数和枝晶干与枝晶间的平均有效分配系数。结果表明,随着磁场强度的增大,DD98M合金的一次枝晶间距减小,γ/γ'共晶组织细化,γ'相尺寸减小,且枝晶间的γ'相逐渐规则化;磁场能有效抑制微观偏析,随着磁场的增大,Al、Ta、Co、W等元素的偏析程度逐渐降低。静磁场下合金的微观组织细化归因于磁场在熔体中引发的热电磁对流导致ΔT'/G的降低或过冷度的增加,而枝晶尺度上合金元素偏析降低本质上是磁场使元素的有效分配系数更趋近于1。; 刘翔王英豪张小新陈超越陈超越余建波孟杰余建波; 关键词：磁场微观偏析高温合金

相场法下Mg-Gd合金凝固微观组织的定量调控: 随着计算机模拟技术的迅速发展，现如今已经存在多种凝固微观组织模拟方法。相场法的出现避免了传统尖锐界面中界面追踪带来的复杂数值计算处理的麻烦，弥补了跟踪界面引入的几何误差，有效改善了枝晶生长模拟中的精度，也越来越受到人们的...; 王嘉鑫; 关键词：凝固行为相场法

强制对流影响下Fe-C合金定向凝固微观组织的相场法研究被引量：1: 2023年; 定向凝固技术能够获得特定柱状晶结构,对于优化合金轴向力学性能具有非常显著的效果.本文采用耦合流场的相场模型模拟了定向凝固过程中枝晶的生长过程,研究了各向异性系数、界面能对定向凝固枝晶生长的影响以及强制对流作用下枝晶的生长行为.数值求解过程中,选用基于均匀网格的有限差分方法对控制方程进行离散,实现了格子中标记点算法(MAC)和相场离散计算方法的联合求解.处理微观速度场和压力场耦合时,采用MAC算法求解Navier-Stokes方程和压力Poisson方程,采用交错网格法处理复杂的自由界面.结果表明:随着各向异性系数的增大,枝晶尖端生长速度增大,曲率半径减小,枝晶根部溶质浓度逐渐降低;随着界面能的增大,枝晶尖端曲率半径增大,当界面能为最大(0.6 J·m^(-2))时,凝固呈现平界面的凝固方式向前推进;强迫对流对定向凝固枝晶生长方向影响较大,上游方向定向凝固枝晶粗大且生长速度更快,其现象随流速的增大而愈加明显.; 曾红波艾新港陈明王敏蒋加旋; 关键词：定向凝固相场法

一种基于相场-格子波尔茨曼方法的多尺度模型预测合金凝固微观组织形貌的方法: 本发明属于增材制造过程组织演化数值模拟技术领域，提供了一种基于相场‑格子波尔茨曼方法的多尺度模型预测合金凝固微观组织形貌的方法。本发明将激光参数和合金参数导入宏观熔池的流动传热模型，提取宏观熔池中需要模拟的局部位置的参数...; 王江任忠鸣徐松哲陈超越卢鹤宇胡涛帅三三

Ni-Mn-Ga合金定向凝固微观组织调控与性能研究: Ni-Mn-Ga合金性能调控和组织控制一直是智能材料领域的研究热点。富镍Ni-Mn-Ga合金中γ相的引入极大地提升了材料的韧性,使其展现出广阔的应用前景。然而以往对富镍Ni-Mn-Ga合金中γ相和马氏体相的形貌、取向和成...; 王越; 关键词：NI-MN-GA合金偏析应力 Γ相形核

镍基单晶高温合金定向凝固微观组织模拟及试验验证被引量：5: 2021年; 针对定向凝固过程,建立了镍基单晶高温合金宏观温度场计算模型和微观组织相场计算模型。模拟了定向凝固过程中高温合金单晶试棒的温度场变化,并基于温度场结果进一步模拟了微观组织生长情况。将模拟结果与试验结果进行对比,二者较为一致,验证了计算模型的准确性。结果表明,定向凝固单晶试棒不同区域的枝晶形貌有较显著差异,冷却速度较快的区域一次枝晶臂间距较小;冷却速度较慢的区域枝晶粗大,具有发达的一次枝晶臂和二次枝晶臂,且一次枝晶臂间距较大。; 夏鹄翔杨聪许庆彦; 关键词：高温合金定向凝固相场

横向约束对Fe-C合金凝固微观组织的相场法模拟被引量：1: 2020年; 以Fe-C二元合金为例,采用多相场法模拟了横向约束条件下枝晶与共析组织微观形貌的演化过程,探讨了横向约束的长度、厚度对枝晶与共析组织生长形貌的影响.结果表明:横向约束的存在限制了枝晶和共析组织的正常生长,横向约束上方的微观组织形貌明显改变;随着横向约束长度的增加,横向约束上方的枝晶间距明显减小,共析组织的层间距越来越大;随着横向约束厚度的增加,横向约束上方新枝晶的生长速度降低,共析组织中Fe3C相偏转增大,使得层间距变大.; 冯力王军朱昶胜仲军和安国升; 关键词：相场法 FE-C合金

微量Zn对Mg-Gd系合金凝固微观组织演化的影响被引量：1: 2020年; 利用同步辐射X射线原位成像技术实时、动态观测了微量Zn对Mg-15Gd合金凝固组织演化的影响,定量分析了不同Zn含量(0,1wt%、2wt%)下的枝晶生长速度、二次枝晶臂间距及尖端半径的演化规律。研究发现,在恒定温度梯度和冷速下,添加微量Zn,Mg-Gd系合金枝晶的生长速率V、二次枝晶臂间距λ和尖端半径R均变大,其具体关系为V(2%Zn)>V(1%Zn)>V(0Zn)、λ(1%Zn)>λ(2%Zn)>λ(0Zn)和R(1%Zn)>R(2%Zn)>R(0Zn)。此外通过对比发现,添加1wt%Zn元素对Mg-15Gd-1Zn合金中二次枝晶间距和尖端半径有明显增大效果,但对于枝晶生长速度的促进效果并不明显。; 贾森森刘新田黄蓉刘建秀位明光王永彪; 关键词：微观组织演化

Al-4Ni-2Mn合金共晶凝固微观组织及其相组成表征: 在铝合金中引入过渡金属元素(TM)可以提高合金的高温强度，这一点已经通过快速凝固技术(RS)和粉末冶金技术(PM)得到了证实。但是，这两种工艺的制造成本都很高，很难实现大规模生产。因此，材料科学工作者一直在寻求一种全新的...; 余文涛; 关键词：共晶组织显微硬度

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