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定向凝固过程中镍基高温合金铸件的枝晶生长模拟 预览
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作者 闫学伟 郭雄 +3 位作者 刘艳领 巩秀芳 许庆彦 柳百成 《中国有色金属学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第2期338-348,共11页
提高铸件的性能需要对其凝固过程中枝晶的生长深入了解,为此,采用数值模拟方法对定向凝固(DS)过程中枝晶的生长进行详细研究。考虑溶质扩散并耦合宏观温度场建立预测枝晶生长的多尺度模型。采用定向凝固实验验证模型的准确性,冷却曲线... 提高铸件的性能需要对其凝固过程中枝晶的生长深入了解,为此,采用数值模拟方法对定向凝固(DS)过程中枝晶的生长进行详细研究。考虑溶质扩散并耦合宏观温度场建立预测枝晶生长的多尺度模型。采用定向凝固实验验证模型的准确性,冷却曲线以及晶粒形貌的实验结果和模拟结果吻合较好。采用所建立的模型模拟枝晶的竞争生长,讨论分析具有不同结晶取向角枝晶的竞争生长行为。随后,采用模拟和实验的方法对三维枝晶的生长进行研究,模拟和实验结果吻合较好。通过3个不同的算例研究初始形核数对枝晶生长的影响。研究表明:初始形核数对柱状晶起始阶段的生长影响较大,对铸件最终的枝晶形貌和一次枝晶臂间距(PDAS)影响较小。 展开更多
关键词 数值模拟 定向凝固 枝晶生长 镍基高温合金
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无硒气氛退火下掺入Sb2S3提高CIGS薄膜晶粒尺寸的研究
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作者 张冷 庄大明 +3 位作者 赵明 孙汝军 魏要伟 吕循岩 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期51-55,共5页
将一薄层Sb2S3置于Cu(InGa)Se2(CIGS)薄膜与Mo薄膜之间,于不含硒源的惰性气氛中退火,发现随Sb2S3厚度的增加,CIGS薄膜的晶粒尺寸显著增大,薄膜的择优生长面由(112)晶面向(220/204)晶面转变。为阐明晶粒的生长机理,研究退火温度对Sb2S3... 将一薄层Sb2S3置于Cu(InGa)Se2(CIGS)薄膜与Mo薄膜之间,于不含硒源的惰性气氛中退火,发现随Sb2S3厚度的增加,CIGS薄膜的晶粒尺寸显著增大,薄膜的择优生长面由(112)晶面向(220/204)晶面转变。为阐明晶粒的生长机理,研究退火温度对Sb2S3掺杂的CIGS薄膜的晶粒尺寸和物相的影响规律,发现薄膜在450~500℃之间晶粒尺寸增大显著。在实验结果的基础上提出一种气相促进晶粒生长的模型和液相促进晶粒生长的模型。 展开更多
关键词 薄膜太阳电池 晶粒生长 机理 Sb掺杂 CIGS
高温合金涡轮叶片定向凝固过程数值模拟研究进展
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作者 许庆彦 杨聪 +1 位作者 闫学伟 柳百成 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1175-1184,共10页
高温合金涡轮叶片被广泛应用于航空发动机与燃气轮机,数值模拟技术能优化和改进涡轮叶片定向凝固工艺,提高成品率。本文总结了国内外高温合金涡轮叶片定向凝固过程宏、微观数值模拟模型,介绍了其发展趋势。对高速凝固(HRS)和液态金属冷... 高温合金涡轮叶片被广泛应用于航空发动机与燃气轮机,数值模拟技术能优化和改进涡轮叶片定向凝固工艺,提高成品率。本文总结了国内外高温合金涡轮叶片定向凝固过程宏、微观数值模拟模型,介绍了其发展趋势。对高速凝固(HRS)和液态金属冷却(LMC)2种工艺下高温合金叶片宏观温度场、介观晶粒组织与微观枝晶组织做了模拟仿真,对比分析了2种定向凝固工艺下的传热过程和微观组织演化规律。介绍了变抽拉速率工艺在高温合金定向凝固中的应用,以实际叶片作为算例,对比了常抽拉速率与优化的变抽拉速率对涡轮叶片温度场、晶粒组织的影响。结果表明,优化的变抽拉速率工艺能够改变上凸或者下凹的糊状区形状,得到平直的糊状区与平行的晶粒组织,有利于提升叶片高温力学性能。 展开更多
关键词 高温合金 数值模拟 定向凝固 涡轮叶片
烧结温度对氧化铝基陶瓷型壳显微组织及力学行为的影响 预览
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作者 魏倩 许自霖 +1 位作者 许庆彦 柳百成 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期10-15,共6页
采用选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)快速制备高温合金叶片用氧化铝基陶瓷型壳初坯,并结合高温烧结(high-temperature sintering)进一步提高陶瓷型壳的力学性能。研究不同烧结温度(1450~1600℃)对氧化铝基陶瓷型壳的抗... 采用选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)快速制备高温合金叶片用氧化铝基陶瓷型壳初坯,并结合高温烧结(high-temperature sintering)进一步提高陶瓷型壳的力学性能。研究不同烧结温度(1450~1600℃)对氧化铝基陶瓷型壳的抗弯强度的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析型壳的物相组成、断口微观形貌。结果表明:采用选择性激光烧结+高温烧结技术可快速高效地制备力学性能满足要求的陶瓷型壳,随着烧结温度从1450℃升高到1600℃,型壳的室温平均抗弯强度增大,并在1600℃时达到38.03MPa;型壳的主要强化相为柱状莫来石相,且随烧结温度升高,型壳中莫来石相含量增加,石英相含量降低,方石英相含量先增加后有所降低;裂纹扩展形式从缓慢扩展转变为迅速扩展并引发瞬断,断口由撕裂状演变为平齐小断面,断裂方式由主要沿晶断裂向穿晶断裂转变,裂纹倾向于向晶内莫来石扩展。 展开更多
关键词 陶瓷型壳 选择性激光烧结 烧结温度 力学性能 断口形貌
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AP1000核电主管道均匀化加热热处理工艺研究
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作者 易吉豪 王纪武 +1 位作者 康进武 王想 《热加工工艺》 北大核心 2019年第2期1-6,共6页
针对AP1000核电主管道在热处理过程中产生的温度分布不均、薄壁处奥氏体晶粒粗大以及应力变形等问题提出了一种均匀化加热热处理的新工艺,在管道薄壁处覆盖网格状绝热材料,依据厚薄部位的壁厚关系调控薄壁部位受热面积,从而使管道整体... 针对AP1000核电主管道在热处理过程中产生的温度分布不均、薄壁处奥氏体晶粒粗大以及应力变形等问题提出了一种均匀化加热热处理的新工艺,在管道薄壁处覆盖网格状绝热材料,依据厚薄部位的壁厚关系调控薄壁部位受热面积,从而使管道整体升温均匀。采用数值模拟的方法验证该工艺的有效性。利用ANSYS软件对AP1000核电主管道在新工艺下的热处理加热阶段进行了热-力耦合数值模拟,将采用新工艺和传统工艺的温度场和应力场模拟结果进行了对比。结果表明,新工艺能显著降低工件厚薄部位中心的温差,最大温差从110℃下降到20℃,同时局部热应力较传统工艺大幅度下降,最大下降80%。因此,采用新工艺能够有效实现工件升温的均匀性,避免局部晶粒粗大,同时降低工件热应力。 展开更多
关键词 主管道 热处理 数值模拟 温度场 应力场
镍基高温合金定向凝固过程枝晶组织相场模拟研究 预览
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作者 许庆彦 杨聪 柳百成 《航空制造技术》 2019年第19期14-20,共7页
镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大... 镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大尺度范围下的凝固组织相场模拟。对定向凝固单晶枝晶生长进行了模拟研究,结果表明从基底形成枝晶臂经历了从瞬态生长到稳态生长的过程,且整个过程受到传热与溶质扩散的控制。对定向凝固双晶竞争生长(θ=±15°)进行了模拟研究,其中发散型枝晶生长中择优取向枝晶能竞争掉非择优取向的枝晶使得晶界发生移动,而汇聚型枝晶生长中晶界保持不变。最后研究了自然对流对枝晶生长的影响,并将模拟得到元素偏析结果与试验结果进行了对比,发现吻合较好。 展开更多
关键词 定向凝固 枝晶生长 高温合金 相场模拟
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钢锭铸造过程宏观偏析数值模拟 被引量:3
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作者 沈厚发 陈康欣 柳百成 《金属学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期151-160,共10页
本文以宏观偏析数学模型在钢锭铸造过程中的应用为主,阐明了宏观偏析的机理及影响因素,归纳了已有的几类宏观偏析模型,介绍了近年来宏观偏析模型的新发展。还介绍了本课题组进行的大型钢锭宏观偏析数值模拟研究工作,包括开发的多元多相... 本文以宏观偏析数学模型在钢锭铸造过程中的应用为主,阐明了宏观偏析的机理及影响因素,归纳了已有的几类宏观偏析模型,介绍了近年来宏观偏析模型的新发展。还介绍了本课题组进行的大型钢锭宏观偏析数值模拟研究工作,包括开发的多元多相宏观偏析数学模型在36 t钢锭铸造中的应用,以及多包变成分合浇工艺的数值模拟。对36 t钢锭进行全截面解剖,结果表明,模拟结果与实测吻合较好,进而说明所开发的多元多相宏观偏析模型能够较准确地预测钢锭中产生的宏观偏析。此外,模拟结果显示,多包变成分合浇工艺可得到与凝固后实际偏析形式相反的初始溶质分布,这也证明了多包变成分合浇工艺在宏观偏析控制上的应用能力。 展开更多
关键词 钢锭 凝固 宏观偏析 数值模拟
Al-7Si-Mg铸造铝合金凝固和热处理过程微观组织模拟和屈服强度预测 被引量:4
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作者 陈瑞 许庆彦 +3 位作者 郭会廷 夏志远 吴勤芳 柳百成 《稀有金属》 CSCD 北大核心 2017年第8期837-849,共13页
Al-7Si-Mg铸造铝合金的力学性能受凝固条件和热处理工艺参数的影响,如何建立各阶段工艺参数与微观组织、合金性能之间的定量化模型,对于优化工艺条件,提高合金性能具有重要的工程应用价值。建立了能够描述凝固、固溶处理和时效处理过程... Al-7Si-Mg铸造铝合金的力学性能受凝固条件和热处理工艺参数的影响,如何建立各阶段工艺参数与微观组织、合金性能之间的定量化模型,对于优化工艺条件,提高合金性能具有重要的工程应用价值。建立了能够描述凝固、固溶处理和时效处理过程中微观组织演变的全过程、多尺度数值模型,并建立了相应强化模型,实现铸件最终屈服强度的预测。模拟了Al-7Si-Mg合金在各阶段的微观组织演变,并与实验结果进行了比较,分析了工艺参数对微观组织和合金屈服强度的影响规律。模拟和实验结果表明:二次枝晶臂间距随着冷却速率的增大而减小。Mg2Si颗粒的溶解和共晶Si的熔断在短时的固溶处理就可以完成。提高时效温度会促进时效析出,但会降低时效峰值强度,而增加Mg含量能够提高合金的屈服强度。最后分析了本模型存在的问题,指明该模型今后发展、充实与完善之处。 展开更多
关键词 Al-7Si-Mg铸造铝合金 多尺度 数值模拟 微观组织 屈服强度
Al-7Si-Mg铝合金拉伸过程应变硬化行为及力学性能模拟研究 被引量:1
9
作者 陈瑞 许庆彦 +3 位作者 郭会延 夏志远 吴勤芳 柳百成 《金属学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期1110-1124,共15页
建立了时效析出动力学模型、强化模型以及应变硬化模型,针对Al-7Si-Mg合金开展拉伸性能模拟研究。时效析出动力学模型可以模拟析出相密度、尺寸、分布、体积分数、基体中元素含量等微观组织参数,并结合强化模型获得合金的屈服强度。... 建立了时效析出动力学模型、强化模型以及应变硬化模型,针对Al-7Si-Mg合金开展拉伸性能模拟研究。时效析出动力学模型可以模拟析出相密度、尺寸、分布、体积分数、基体中元素含量等微观组织参数,并结合强化模型获得合金的屈服强度。通过应变硬化模型可模拟合金在拉伸过程的应力.应变曲线,并结合关系式(σUTS-σY)=m·σv+n+f(Tss)获得合金的抗拉强度和延伸率。本工作首先模拟了Al-7Si-0.4Mg合金的析出相特征参数及屈服强度并进行实验验证,分析了模拟结果与实验结果之间存在偏差的可能原因。采用应变硬化模型模拟了Al-7Si-0.36Mg合金在拉伸过程的应力.应变曲线,分析时效处理和铸态组织细化程度对位错存储速率、动态回复速率及合金的应力一应变曲线的影响规律。采用本模型预测了Al-7Si-0.4Mg合金在不同时效温度下的抗拉强度和延伸率,并与实验结果进行对比,分析了二次枝晶臂间距对拉伸性能的影响。最后,对模型存在的局限性及影响拉伸性能预测精度的因素进行了分析。 展开更多
关键词 Al-7Si-Mg铝合金 拉伸性能 应变硬化 析出相 时效处理 模拟
Ti-6Al-4V合金熔模铸造过程中的固态相变微观组织演变的数值模拟 被引量:1
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作者 邵珩 李岩 +1 位作者 南海 许庆彦 《金属学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期1140-1152,共13页
针对Ti-6Al-4V合金熔模铸造固态相变过程中的微观组织演变,对a相片层的生长,采用了多组元Zener-Hillert模型计算片层边缘生长速率,根据溶质守恒,建立片层宽面的生长速率多元溶质扩散生长模型,模拟得到了多个口相集束竞争生长的微... 针对Ti-6Al-4V合金熔模铸造固态相变过程中的微观组织演变,对a相片层的生长,采用了多组元Zener-Hillert模型计算片层边缘生长速率,根据溶质守恒,建立片层宽面的生长速率多元溶质扩散生长模型,模拟得到了多个口相集束竞争生长的微观组织。模拟结果表明,Ti-6Al-4V合金熔模铸造固态相变过程中,瑾相片层边缘生长受杂质元素影响较小,而在宽面上,杂质元素含量引起的过冷度占总过冷度的比例约为0.45;Ti-6Al-4V合金熔模铸造固态相变潜热约为70kJ/kg,与JMatPro软件中的数据吻合较好。模拟得到的组织形态结果与金相组织吻合较好,模拟得到的生长速率与实验估测的速率相当。 展开更多
关键词 钛合金 固态相变 数值模拟
藕状多孔铜微通道热沉的散热性能优化研究 预览 被引量:1
11
作者 吴健 刘源 +1 位作者 李言祥 张华伟 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期94-99,共6页
藕状多孔铜是一种具有长直圆孔的新型微通道结构,可用于对大功率电子器件进行散热。通过实验和Flow Simulation数值计算系统地研究了以水为工质,具有均匀微槽道结构的多孔铜热沉的散热性能。实验结果表明,该热沉具有很高的换热系数,在11... 藕状多孔铜是一种具有长直圆孔的新型微通道结构,可用于对大功率电子器件进行散热。通过实验和Flow Simulation数值计算系统地研究了以水为工质,具有均匀微槽道结构的多孔铜热沉的散热性能。实验结果表明,该热沉具有很高的换热系数,在110 m L/s流量下,换热系数可达10.1 W/(cm2·K)。模拟结果表明存在最佳的微槽道数和微槽道方向使得多孔铜热沉的散热性能最优。以水为工质时,最佳槽道数和微槽道方向分别为7~11和45°。随着微槽道宽度减小,热沉散热性能提高,对比了数值模拟结果与实验结果,并分析了其存在差异的原因。 展开更多
关键词 微通道 切槽强化 多孔铜 水冷
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液态金属冷却定向凝固数值模拟与试验研究 被引量:3
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作者 闫学伟 唐宁 +4 位作者 刘孝福 税国彦 郭新力 许庆彦 柳百成 《特种铸造及有色合金》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-4,共4页
建立了定向凝固液态金属冷却工艺的温度场和微观组织数学模型,开发了具有自主知识产权的模拟软件。通过测温试验及晶粒组织形貌的对比验证了模型的准确性。基于温度场的模拟结果,预测了铸件的显微缩松缺陷,并和试验进行了对比,发现试验... 建立了定向凝固液态金属冷却工艺的温度场和微观组织数学模型,开发了具有自主知识产权的模拟软件。通过测温试验及晶粒组织形貌的对比验证了模型的准确性。基于温度场的模拟结果,预测了铸件的显微缩松缺陷,并和试验进行了对比,发现试验和模拟结果符合良好。对实际铸件进行了晶粒组织的腐蚀,结合模拟结果,分析了铸件容易产生杂晶的部位,提出了相应的防止措施。 展开更多
关键词 定向凝固 液态金属冷却 数理模型 数值模拟
数值模拟技术在制备燃气轮机叶片中的应用
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作者 闫学伟 王润楠 +2 位作者 杨聪 许庆彦 柳百成 《特种铸造及有色合金》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1233-1238,共6页
从单晶叶片的选晶过程、HRS定向凝固工艺制备航空叶片及LMC工艺制备重型燃气轮机叶片3方面,简要介绍了数值模拟技术的研究进展。描述了数理模型的建立,对比分析了两种不同的定向凝固工艺的优缺点。螺旋选晶器的设计对单晶叶片的制备影... 从单晶叶片的选晶过程、HRS定向凝固工艺制备航空叶片及LMC工艺制备重型燃气轮机叶片3方面,简要介绍了数值模拟技术的研究进展。描述了数理模型的建立,对比分析了两种不同的定向凝固工艺的优缺点。螺旋选晶器的设计对单晶叶片的制备影响较大,其设计失效可能会导致选晶效率差,出现杂晶缺陷等。通过对航空叶片温度场及微观组织的模拟,结合试验研究,优化了工艺,成功制备出单晶叶片。重型燃气轮机叶片制备更为复杂,通过数值模拟缩短了研发周期,节约了成本。 展开更多
关键词 燃气轮机叶片 数值模拟 定向凝固
磁控溅射四元靶材法制备17.5%效率CIGS电池研究 被引量:3
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作者 欧阳良琦 庄大明 +3 位作者 张宁 刘沅东 赵明 余新平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2994-2998,共5页
使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn1-xGaxSe2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H2Se浓度从1%提高到5%时,随着H2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,... 使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn1-xGaxSe2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H2Se浓度从1%提高到5%时,随着H2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,减少作为载流子复合中心的晶界缺陷,有利于提高电池开路电压和短路电流,最终提高电池效率。H2Se浓度从5%进一步提高到10%时,虽然晶粒尺寸进一步增加,但是表面镓含量下降导致表面禁带宽度降低,电池开路电压没有进一步提高。通过先硒化后硫化热处理工艺,可得到表面和底部禁带宽度高于吸收层内部的u型能带结构。硫化处理后,电池平均开路电压从539mV提高至619mV,电池平均效率从14.1%提高至15.9%。在制备减反层MgF2后,获得最高效率为17.5%的电池。 展开更多
关键词 铜铟镓硒 磁控溅射 太阳电池 靶材 效率
Al-7Si-Mg铸造铝合金拉伸过程应力-应变曲线和力学性能的模拟 预览 被引量:2
15
作者 陈瑞 许庆彦 +3 位作者 郭会廷 夏志远 吴勤芳 柳百成 《铸造》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期737-743,共7页
屈服强度、抗拉强度和伸长率是Al-7si-Mg铝合金铸件常用的力学性能评判指标,因此建立相应的定量化模型进行拉伸力学性能的预测具有重要工程应用价值。本文建立了时效析出动力学、屈服强度、应变硬化模型,模拟Al-7Si-Mg合金在拉伸过程... 屈服强度、抗拉强度和伸长率是Al-7si-Mg铝合金铸件常用的力学性能评判指标,因此建立相应的定量化模型进行拉伸力学性能的预测具有重要工程应用价值。本文建立了时效析出动力学、屈服强度、应变硬化模型,模拟Al-7Si-Mg合金在拉伸过程的应力.应变曲线和相应的拉伸力学性能。针对Al-7Si-0.4Mg合金,开展相应的实验研究,获得不同时效工艺下的拉伸应力.应变曲线以及力学性能数据,归纳出σuts-σY与σY之间的关系式。模拟了该合金在180℃时效条件下屈服强度、抗拉强度和伸长率随时效时间的变化规律并进行实验结果对比,同时分析了时效工艺对合金应变硬化的影响规律。 展开更多
关键词 Al-7Si-Mg铝合金 拉伸力学性能 应变硬化 析出相 时效处理
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宽弦航空叶片Bridgeman定向凝固组织数值模拟 被引量:2
16
作者 唐宁 王艳丽 +2 位作者 许庆彦 赵希宏 柳百成 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期499-512,共14页
建立了宽弦叶片定向凝固过程的宏微观数理模型,计算结果与实验结果吻合,铸件表面大部分晶粒的位置和形状一一对应.通过数值模拟预测了不同引晶方式和拉速下温度场和晶粒组织的演变过程,研究了2种因素的影响规律.通过建立糊状区形态和晶... 建立了宽弦叶片定向凝固过程的宏微观数理模型,计算结果与实验结果吻合,铸件表面大部分晶粒的位置和形状一一对应.通过数值模拟预测了不同引晶方式和拉速下温度场和晶粒组织的演变过程,研究了2种因素的影响规律.通过建立糊状区形态和晶粒数的数学判据,实现了温度场和微观组织优劣的定量评价,基于判据揭示了工艺参数对糊状区和晶粒的影响机理,从而对工艺进行了定量的优化.研究表明,采用叶身正下方的引晶方式,有利于增加柱状晶数目,提高晶粒平行度,防止横向晶界生成,同时还可以在糊状区形状保持平直的前提下使用较高拉速,从而避免晶粒粗化,并提高生产率. 展开更多
关键词 航空发动机 宽弦叶片 定向凝固 数值模拟 柱状晶
Al-7Si-Mg合金凝固过程形核模型建立及枝晶生长过程数值模拟 被引量:5
17
作者 陈瑞 许庆彦 +2 位作者 吴勤芳 郭会廷 柳百成 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期733-744,共12页
针对铝合金砂型铸造较低冷速特点,通过实测和分析不同凝固条件下的冷却曲线,建立了适用于铝合金形核密度随最大形核过冷度呈指数性变化的形核函数.通过与Pandat软件热力学、动力学、平衡相图数据库相耦合,并利用空间坐标变化等算法,建... 针对铝合金砂型铸造较低冷速特点,通过实测和分析不同凝固条件下的冷却曲线,建立了适用于铝合金形核密度随最大形核过冷度呈指数性变化的形核函数.通过与Pandat软件热力学、动力学、平衡相图数据库相耦合,并利用空间坐标变化等算法,建立了适用于三元铝合金二维、三维枝晶生长的CA模型.在该模型中,同时考虑了溶质扩散、成分过冷、曲率过冷、晶体择优取向以及不同组元之间相互作用等重要因素的影响.利用建立的形核和生长模型,模拟了Al-7Si-0.36Mg合金在不同凝固条件下的二维枝晶演化及形貌特征,描述了溶质组元的分布特征以及定量地预测了二次枝晶臂间距的变化,并与实验结果进行了对比.三维枝晶的模拟结果有效反映了枝晶空间结构复杂性和多样性,并与实验结果吻合良好. 展开更多
关键词 三元铝合金 形核模型 元胞自动机 枝晶生长 二次枝晶臂间距
镍基高温合金铸件液态金属冷却定向凝固建模仿真及工艺规律研究 被引量:3
18
作者 闫学伟 唐宁 +3 位作者 刘孝福 税国彦 许庆彦 柳百成 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1288-1296,共9页
考虑了液态金属冷却定向凝固过程中动态对流边界,建立了高温合金铸件温度场数学模型,采用三维元胞自动机(cellular automaton,CA)方法和KGT生长模型,建立了镍基高温合金凝固过程晶粒形核及生长的数学模型.采用宏观模型与微观模型双向... 考虑了液态金属冷却定向凝固过程中动态对流边界,建立了高温合金铸件温度场数学模型,采用三维元胞自动机(cellular automaton,CA)方法和KGT生长模型,建立了镍基高温合金凝固过程晶粒形核及生长的数学模型.采用宏观模型与微观模型双向同步耦合,实现了温度场和晶粒组织的数值模拟.进行了浇注实验,用冷却曲线和晶粒形貌验证了数学模型的准确性.对液态金属冷却定向凝固规律的研究表明,抽拉速率不仅对糊状区形状有重要影响,而且对晶粒的平行度以及枝晶组织的细密性也有很大的影响.抽拉速率过小时,糊状区上凸,晶粒组织易发散;抽拉速率过大时,糊状区下凹,晶粒组织汇聚,同时造成枝晶组织的粗化;适当的抽拉速率下能获得平坦的糊状区,提高晶粒的平行度,细化枝晶组织. 展开更多
关键词 液态金属冷却 数学模型 定向凝固 数值模拟
汽车副车架挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟 被引量:2
19
作者 汤杰 王非凡 +2 位作者 韩志强 孙珏 许善新 《特种铸造及有色合金》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期52-56,共5页
根据挤压铸造凝固过程的基本物理规律和特点,提出了一种基于ANSYS的挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟方法。模拟中考虑了热收缩和相变收缩,材料凝固和受力状态下的力学行为、潜热释放规律,以及界面传热与变形之间的相互作用。通过对阶梯... 根据挤压铸造凝固过程的基本物理规律和特点,提出了一种基于ANSYS的挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟方法。模拟中考虑了热收缩和相变收缩,材料凝固和受力状态下的力学行为、潜热释放规律,以及界面传热与变形之间的相互作用。通过对阶梯试样的模拟,展示了模拟方法的有效性,模拟结果在一定程度上描述了铸件凝固过程的温度变化,同时较好地显示了挤压铸造凝固过程中挤压力的传递和衰减。最后,利用此模拟方法对汽车副车架的挤压铸造凝固过程进行计算,并根据模拟结果对工艺方案进行了优化。 展开更多
关键词 挤压铸造 热-力耦合模拟 汽车副车架
熔模铸造条件下Ti6Al4V合金铸件与陶瓷型壳间界面换热系数研究 被引量:3
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作者 邵珩 李岩 +1 位作者 南海 许庆彦 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期976-984,共9页
建立了Ti6Al4V合金铸件/铸型界面换热系数(肋的一维反算模型,从数学及数值模拟的角度研究了型壳热物性参数和热电偶定位等参数对h计算的影响,分析了不同参数影响的不同特点,据此对型壳热物性参数和热电偶定位位置等进行了修正,提... 建立了Ti6Al4V合金铸件/铸型界面换热系数(肋的一维反算模型,从数学及数值模拟的角度研究了型壳热物性参数和热电偶定位等参数对h计算的影响,分析了不同参数影响的不同特点,据此对型壳热物性参数和热电偶定位位置等进行了修正,提高了h反算精度.修正计算参数后的反算结果表明,Ti6Al4V合金熔模铸造条件下,h的变化可分为4个阶段:(1)铸件为液态,h维持约440W/(m^2·K);(2)铸件表面生成完整凝固层,此阶段h下降近60%;(3)凝固层不断增厚至铸件凝固,此阶段h下降接近峰值的20%;(4)铸件凝固后,h随温度缓慢下降.在三维模型中对反算得到的h进行了验证,得到的模拟温度与实测温度基本吻合,表明反算得到的h较为准确,可以应用于Ti6Al4V合金熔模铸造过程的数值模拟中. 展开更多
关键词 钛合金 熔模铸造 界面换热系数
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