不可压缩SPH方法模拟非牛顿流边界设置

基于不可压缩SPH(ISPH)算法,针对螺杆挤出螺槽横截面内非牛顿流的计算,对镜像粒子法和静态粒子法两种边界设置方法进行研究。对比分析计算得到的速度场、粘度场、剪切应变率分布发现,使用静态粒子法计算的边界附近粒子的粘度场分布之所以不会剪切变稀,是因为剪切应变率计算的错误造成;而采用镜像粒子法则不会出现这种问题。该研究为不可压缩SPH方法在聚合物挤出加工模拟中的应用打下基础。     

基于SPH新方法铸造充型过程三维数值模拟

引入一种新的无网格光滑粒子流体动力学SPH方法模拟铸造充型过程,SPH方法能够避免网格法在求解过程中的网格扭曲和缠绕,并且改善网格法求解精度。基于SPH法的优势,建立了基本数学模型,编写了三维计算程序,并引用虚粒子边界解决三维情况下边界不易施加的问题。通过对底注式平板件铸造充型过程进行数值模拟,并将模拟结果与实验结果和基于网格法的ProCast模拟结果进行对比,验证了SPH方法在计算铸造充型过程中的可行性和有效性。     

二相粒子影响静态再结晶过程的数值模拟研究

采用蒙特卡罗方法,基于二相粒子对晶界的钉扎机制,建立了低碳钢静态再结晶模型,并进行相关模拟。模拟结果表明:二相粒子对晶界的迁移产生钉扎作用,延缓了再结晶过程,再结晶完成后晶粒较为细小。模拟结果与金属静态再结晶理论一致。     

石墨流态粒子炉的气氛

本文介绍石墨流态粒子炉的气氛与流化床温度和流化气体流速的关系。随着流化床温度升高和流化气体流速的减小,流化床中CO含量增加,CO_2含量减少。石墨流态粒子炉的气氛属于弱氧化性气氛。     

铸造充型过程光滑粒子流体动力学建模及数值模拟（英文）

建立了模具充型过程的光滑粒子流体动力学方法数值模型。为了表征模具固壁对充型流体的约束,建立了一种耦合固壁边界条件。在固壁表面设置了L-S斥力粒子;在固壁内部设置了若干层边界虚粒子,实现对流体粒子支持域的补充。通过冷态水模拟实验对计算模型进行了验证。计算结果与实验吻合良好,证明了本文模型的有效性。     

渗碳对单晶超合金再结晶性能的影响

单晶超合金DD6的试样经喷砂、液体热处理和在真空气氛中时效处理,然后研究渗碳对单晶超合金DD6再结晶的影响。结果表明渗碳过程中碳渗入喷砂试样中,在喷砂区域生成以亚微米粒子均匀弥散分布的MC型碳化物。这些MC型碳化物再结晶的晶粒边界。随着温度增加,MC型碳化物溶解,析出二次M6C型碳化物。在M6C型碳化物和再结晶的晶粒边界之间的相互作用进一步阻碍再结晶。     

超高Ti耐磨钢第二相粒子的析出行为研究

超高Ti耐磨钢(w(Ti)=0.2%～0.6%)中第二相粒子的类型、形态、尺寸、分布及数量等对其性能具有重要影响,但是在生产过程中很难精准控制。为此,利用金相显微镜、扫描电镜SEM、电子探针EPMA、夹杂物自动分析仪ASPEX等对超高Ti钢中第二相粒子的析出行为进行了研究分析。结果表明：超高Ti钢中第二相粒子主要有两种类型,一种为长条状形态的Ti+Mo+C粒子,另外一种为方形或三角形等规则形状的TiN粒子;连铸坯原始枝晶大小决定了第二相粒子分布的均匀性,原始枝晶尺寸越小,第二相粒子分布就越均匀,如果第二相粒子均匀分布在枝晶间,团簇状现象会减轻,因而需要对连铸工艺严格控制,以防止粗大的枝晶;第二相粒子析出过程中,Ti和N元素首先析出形成TiN相,然后Ti和Mo元素以含Mo的Ti+Mo+C粒子形式析出;Ti+Mo+C粒子析出方式有两种,一种是直接以先析出的TiN粒子为核心外延生长,另一种是单独析出形核长大。     

石墨流态粒子炉渗碳工艺试验

平时作为加热炉使用的石墨流态粒子炉，在无需添加任何辅助装置、只需在石墨粒子中加入极少量的催化剂在渗碳温度下即可实现渗碳。     

模具充型过程中光滑粒子流体动力学模拟(英文)

讨论了基于光滑粒子流体动力学(SPH)的压铸充型模拟的实施过程。建立了一种区分流体粒子和入流粒子的入流边界条件。对人工黏度和移动最小二乘法在处理压力振荡中的作用进行了对比。对最终模型在模拟压铸二维与三维的充型过程进行了验证。将SPH和有限差分的模拟结果与实验结果进行了对比研究。结果显示SPH与实验更为吻合,表明了SPH在描述充型过程流态方面的有效性与精度。     

锆合金第二相研究述评(Ⅰ):Zircaloys合金

回顾了国内外近几十年来关于Zircaloys合金中第二相粒子本征特征(晶体结构、成分、形状、亚结构等)的相关研究工作。Zircaloys合金中的Zr-Fe-Ni粒子只有一种,即C16(BCT,Al2Cu)型Zr2(Fe,Ni)Zintl相。而Zr-Fe-Cr粒子主要有两种:一种是C14(HCP,MgZn2)型Zr(Fe,Cr)2Laves相,另一种是C15(FCC,MgCu2)型Zr(Fe,Cr)2Laves相,这些Laves相内部均可见层错结构。归纳总结出形成温度决定论、n(Fe)/n(Cr)决定论、价电子/原子比决定论3种理论,用于解释Zr(Fe,Cr)2粒子形成稳定结构的原因。常规加工工艺下,在Zircaloys合金成分范围内,Sn完全固溶于α-Zr基体,不会参与形成析出相,Fe、Cr、Ni一般也不会单独与Zr形成Zr-Fe、Zr-Cr、Zr-Ni粒子。     

SIMULATIVE INVESTIGATION OF GRAIN BOUNDARIES IN NiAl ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＮｉＡｌａｌｏｙｗｉｔｈａＢ２ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓａｈｉｇｈｍｅｌｔｐｏｉｎｔ（１６３８℃），ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ（５．８６ｇ／ｃｍ３），ｈｉｇｈｍｏｄｕｌｅ（２９４ＧＰａ）ａｎｄｈｉｇｈｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｃｏ...     

Effects of temperature boundary conditions on equiaxed dendritic growth in phase-field simulations of binary alloy

By the phase-field approach, the dendritic growth in binary alloy melt was simulated respectively using two types of temperature boundary conditions, i.e., the constant temperature boundary by which the boundary temperature was fixed at the initial temperature, and Zero-Neumann temperature boundary. The influences of the temperature boundary conditions on numerical results are investigated. How to choose appropriate temperature boundary conditions is proposed. The results show that: 1) when the computation region is limited to a changeless size, the Zero-Neumann and constant temperature boundary conditions lead to the different dendritic growth behaviors, and the Zero-Neumann condition is preferable to the constant temperature condition; 2) when the computation region is enlarged continually with the computational time according to the increasing thermal diffusion scale, the two types of temperature boundary conditions achieve the consistent tip velocities and tip radii, and they both are appropriate choices.     

软开关弧焊逆变电源外特性的理论分析

通过分析移相全桥软开关弧焊电源工作特性,提出了基于峰值电流反馈控制软开关弧焊电源拓扑结构,运用电路分析方法把全桥弧焊电源等效为Buck模型,在不同负载条件下,Buck模型分别工作于电感电流连续方式和电感电流断续方式,运用电路知识对移相全桥零电压脉宽调制器稳态运行单周期波形图参数进行了理论计算,对模型的外特性工作点边界进行详细分析,通过分析计算证明了弧焊电源外特性形成机理,并给出一种所需外特性的实现电路.结果表明,软开关弧焊电源外特性边界曲线直接决定了焊接工艺参数的调节范围,通过不同的控制策略可以实现弧焊电源的所需外特性.     

Correlation Between Microstructure and Corrosion Behavior of Two 90Cu10Ni Alloy Tubes

Two kinds of 90Cu10 Ni tubes with different service lives(more than 3 years and only 1 year,respectively)under identical working conditions were studied by an immersion test in a 3.5 wt% NaCl solution and the electron backscattered diffraction(EBSD) technique.The morphology after immersion showed severer corrosion attack at the grain boundaries of the tube with shorter service life compared with the tube with longer service life.The grain boundary characterization distributions(GBCDs) of the two tubes obtained by EBSD revealed more Σ3 boundaries and twins,and larger random boundary meshes in the tube with longer service life.A short immersion test in a modified Livingston's solution was conducted to evaluate the tendency to corrosion attack of different types of the grain boundaries.SEM and AFM were used to characterize the corrosion morphologies of the boundaries.A strong correlation between varying depths of corrosion grooves and types of the grain boundaries was obtained.The influence of deviation angle of low Σ boundaries on corrosion resistance of the grain boundaries was also discussed.It is concluded that a special ‘‘grain boundary engineering'(GBE) treatment has been performed on the tube with longer service life.It is proposed that the optimized GBCD is responsible for the better service performance of the tube.     

单道次轧制变形对Hastelloy C-276合金晶界特征分布的影响

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了固溶处理的Hastelloy C-276合金经2.5%~90%变形后在1150℃退火15min的晶界特征分布(GBCD)。结果表明,在5%变形条件下,总的特殊晶界比例最高为67.1%,其中特殊晶界主要是Σ3晶界,Σ9和Σ27晶界比例较低。当变形量小于15%时,晶粒组织处于回复或部分再结晶,晶粒组织粗大,特殊晶界比例随变形量变化较大。在此阶段,回复或部分再结晶有利于晶界的迁移,从而产生更多特殊晶界。当变形量大于15%后,随变形的增加,晶粒组织细小,特殊晶界比例在50%左右。这是由于晶粒发生完全再结晶后,大角度晶界增多,不利于特殊晶界的形成。因而,Hastelloy C-276合金晶界特征分布优化变形范围应小于15%,更有利于特殊晶界的产生和分布。     

晶界非平衡偏聚研究的回顾与展望

溶质晶界非平衡偏聚现象已在大量合金系中发现,它对材料的性能,相转变、界面化学。界面结构及运动均有重要影响。本文综述了连续冷却与高速淬火等温过程静止晶界上溶质非平衡偏聚研究已获得的主要实验规律,分析评述了已有的主要理论模型,讨论了当前存在的问题。同时还评述了近年来移动界面溶质反常偏聚研究的实验研究和理论研究现状。     

Ni3Al晶界结构的计算机模拟

本文运用嵌入原子法势函数和静态弛豫最陡梯度的计算方法,模拟[100],[110]和[111]轴一系列具有不同晶界几何参量及化学成分的Ni_3Al对称倾侧晶界原子结构、晶界能和晶界的内聚能、电荷密度分布及应力场等内容,并着重研究和讨论了它们与硼偏聚,Ni_3Al的晶界韧脆行为,特别是硼韧化的化学计量效应之间的关系。     

17CrNiMo6钢斜齿轮热处理仿真分析中的位移边界条件

基于17CrNiMo6钢热处理过程传热、组织场转变和热弹塑性数学模型,建立了斜齿轮零件热处理有限元模型。对17CrNiMo6钢斜齿轮的热处理过程进行了模拟,并分析了固定约束、对称约束、摩擦约束3种位移边界条件对热处理仿真畸变的影响。结果表明:17CrNiMo6钢斜齿轮淬火后齿轮表面受压应力,而心部受拉应力,齿根处压应力大于齿顶处。与目前普遍采用的固定约束或对称约束边界条件相比,采用摩擦约束的仿真结果更加符合实际情况。