凝固过程微观组织数值模拟研究进展

介绍目前几种主要的微观组织模拟方法、确定性方法、随机性方法和相场法及其主要建模思想和优缺点.分析了各方法在凝固过程微观组织模拟方面的国内外研究进展和现状.研究结果表明,多种模型相结合与宏观场模拟相耦合是今后凝固微观组织数值模拟的发展趋势.     

计算机在铸造中的应用技术讲座：第1讲 铸造工艺计算机辅助设计

近年来,国内外在铸造工艺计算机辅助设计方面已做了较多的研究和开发,相继出现了一批较实用的软件,如美国铸协(AFS)的AFS—oftrare软件,可用于铸钢、铸铁浇冒口的设计;英国Foseco公司的FEEDERCALC软件,可计算铸钢件的浇冒口尺寸、补缩距离及选择保温冒口套等;丹麦DISA公司的DISAMATC软件专用于垂直分型生产线的浇冒口设计;国内清华大学研制的FTCAST软件适     

共格沉淀析出过程的微观结构演化相场法模拟

采用微观相场模型,对共格沉淀析出过程微观结构的演化进行计算机模拟,并探讨不同作用程度的弹性应变能对沉淀相形貌的影响规律。研究发现:当共格弹性应变能为零时,沉淀相为球状弥散分布的颗粒或"海绵状"结构,呈各向同性特征;随应变能作用的增强,沉淀相分布的取向性越来越明显,趋于沿弹性"软"方向分布,形成类方格阵、纵横层状结构等,呈各向异性特征。模拟结果和相关实验结果一致。     

充型过程流场数值模拟研究

对充型过程进行分析,确立了充型过程数值模拟的数学模型。利用计算机数值模拟技术对充型阶段的流动过程进行了计算。在此基础上开发了流场模拟软件,并对铸件进行了模拟,结果证明所建立的数学模型及开发的程序是正确的。     

挤压铸造准晶增强AZ91D镁基复合材料组织与性能

为了改善AZ91D镁合金的性能,采用挤压铸造法制备了Mg-Zn-Y准晶中间合金增强AZ91D镁基复合材料,研究了准晶中间合金含量对复合材料组织和性能的影响。结果表明挤压铸造工艺可以有效细化晶粒,复合材料的显微组织主要由α-Mg基体、晶界上分布的β-Mg17Al12相以及Mg3Zn6Y准晶颗粒组成,准晶颗粒和α-Mg基体之间形成稳定结合。当准晶中间合金含量为5%时,抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为194.3MPa和9.2%。复合材料的强化机制为细晶强化和准晶颗粒强化。     

装甲防护陶瓷-金属叠层复合材料界面研究进展

将陶瓷与金属以一定顺序逐层叠加,可制成叠层结构的复合材料,兼具陶瓷高强度、高硬度、低密度及金属强延展性的特点,从而应用于防弹装甲材料.但叠层材料存在界面结合弱、受冲击时裂纹易在界面处产生,且裂纹尖端应力集中导致界面处材料易脱黏等问题.本文针对陶瓷-金属叠层复合材料的界面结构及结合强度的问题,从界面结构的制备和观察、界面断裂的相场模拟、界面抗冲击性的有限元模拟和界面强度的第一原理计算等方面进行了综述,并对未来发展方向提出建议.     

晶粒生长中高界面能各向异性的相场模拟

建立了一个能够模拟纯物质的计算有效的相场模型,该模型考虑了强动力学各向异性和高各向异性界面能。采用数值计算模拟了各种程度的各向异性（强动力学和高各向异性界面能）。在界面各向异性系数变化中,平衡晶体形貌从光滑过渡到出现角部,这之间有一临界值。小于临界值时,生长速度随界面能各向系数的增加单调增加;各向异性系数大于临界值时,随界面能各向系数的增加生长速度减小。在过冷度的变化过程中,生长速度从受热扩散控制转变到动力学控制,在热扩散控制时,生长速度随过冷度增加而增加,枝晶尖端半径随温度增加而减小;在动力学控制时生长速度和枝晶尖端半径随过冷度增加而增加,这与传统的微观可解理论认为R^2V=CONSTANT有所违背。     

三维枝晶各向异性生长的相场模拟

研究了三维枝晶生长相场模型中各向异性问题,采用数值计算模拟了各种程度的各向异性。在界币各向异性系数变化中,平衡晶体形貌从光滑过渡到出现角部之间有一临界值,三维的临界值为0．3。小于临界值时,枝晶生长稳定,界面光滑;大于临界值时界面不稳定,出现耳子,生长不连续。随着各向异性系数的增大,在相同条件下枝晶生长得越快。     

压力对Ni_3Pt电子结构和力学性能的影响:第一性原理研究

采用基于第一性原理的平面波赝势方法,研究了压力对γ'-Ni_3Pt电子结构和力学性能的影响。本研究在0~50 GPa压力范围内每隔5 GPa对γ'-Ni_3Pt进行一次加压计算。计算结果表明:0 GPa压力下的平衡晶格常数与他人的实验研究和理论计算结果十分一致;不同压力下的总态密度和分波态密度表明化合物表现出金属特性,且随着压力的增大,体系稳定性先增强后减弱;此外,根据Voigt-Reuss-Hill(VRH)法计算了Ni_3Pt的体积模量(B)、剪切模量(G)、杨氏模量(E)和泊松比(v),发现随着压力的增大,Ni_3Pt晶体的硬度提高,延性和塑性增强。研究表明,压力对Ni_3Pt电子结构和力学性能的影响很大。     

准晶颗粒增强铝基复合材料的研究进展

介绍了准晶增强铝基复合材料的研究进展,综述了几种准晶增强铝基复合材料的强化机制。阐述了采用液态搅拌法、粉末冶金法、热等静压技术和挤压铸造法制备准晶增强铝基复合材料的组织特征及力学性能。另外,指出了该复合材料在制备中存在的问题。