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对流作用下枝晶生长行为的相场法

袁训锋 , 丁雨田 , 郭廷彪 , 胡勇 , 唐向前

中国有色金属学报

基于Wheeler等提出的纯扩散相场模型,建立耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用有限差分法对控制方程进行数值求解,研究Ni-Cu合金凝固过程中单晶粒枝晶和多晶粒枝晶在强制对流作用下的生长行为.结果表明:熔体的流动显著改变凝固前沿的传热和传质,从而改变枝晶的生长行为.在流速为6.43 m/s的垂直强制对流作用下,上游枝晶受过冷熔体冲刷,枝晶尖端溶质浓度和温度低,实际过冷度大,枝晶生长迅速,稳态生长速度比纯扩散时增加28%;热量和溶质在下游富集,下游枝晶尖端溶质浓度和温度高,实际过冷度小,枝晶生长缓慢,稳态生长速度比纯扩散时减小26%.

关键词: Ni-Cu合金 , 相场法 , 强制对流 , 枝晶生长 , 凝固 , 溶质场 , 温度场 , 流场

强制对流作用下多晶粒生长的相场模拟

袁训锋 , 丁雨田

材料导报

采用Tong和Beckermann等提出的耦合流场相场模型对纯镍凝固中多晶粒枝晶的生长过程进行模拟,研究了多晶粒枝晶的生长形貌和温度分布.结果表明,熔体流动显著改变凝固前沿的传热,从而影响枝晶生长.受熔体流动和多晶粒之间相互影响的共同作用,枝晶在4个最优生长方向上的形貌呈现不对称;熔体流动还改变了枝晶的水平最优生长方向,使得水平主枝向上游倾斜;此外,二次枝晶出现径向熔化和轴向熔化等粗化方式.

关键词: 相场法 , 强制对流 , 多晶粒 , 凝固

等径角挤压过程中材料的流变行为研究

郭廷彪 , 丁雨田 , 胡勇 , 袁训锋 , 曹军

材料导报

分析了等径角挤压过程中材料流变的原因和特征,认为每道次挤压材料内部发生的剪切变形量与时间的函数曲线呈近似正态分布,适当升高温度和增加背压能有效减小难变形区,降低通道与试样接触面之间的摩擦能减小材料内部的滞变区.通过实验证明,随着挤压道次的增加,材料内部的滞变区将减小,均匀化程度会逐步提高.

关键词: 等径角挤压 , 流变 , 塑性变形

强制对流作用下多枝晶生长的相场法研究

袁训锋 , 丁雨田

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.10.002

采用耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,对Ni-Cu合金凝固过程中多枝晶生长进行模拟,研究了多枝晶生长形貌及温度场和溶质场分布.结果表明:熔体流动显著改变凝固前沿的传热和传质,从而影响枝晶生长.受过冷熔体冲刷,枝晶逆流侧前沿溶质浓度和温度低,枝晶臂尖端生长迅速；枝晶顺流侧前沿溶质浓度和温度高,枝晶臂尖端生长缓慢.在熔体流动和多枝晶之间相互影响下,枝晶呈现非对称生长.此外,熔体流动改变非流动方向枝晶臂的优先生长方向,使其向逆流方向倾斜.

关键词: 相场法 , 强制对流 , 多枝晶 , 凝固

铝-铜二元合金定向凝固的相场模拟

袁训锋 , 丁雨田 , 胡勇

机械工程材料

基于KKS模型,采用相场和溶质场耦合的方法,对铝-铜二元合金的定向凝固过程进行了模拟.为了简化计算,采用了温度冻结近似;研究了各向异性、界面厚度、界面能等参数对界面形态和微观偏析的影响.结果表明:在各向同性的情况下,晶体生长为浅胞状枝晶生长;当引入各向异性后,随着各向异性系数的增大,晶体生长由浅胞状枝晶向深胞状枝晶转变;随着界面能和界面厚度的增加,胞晶间的凹坑变浅,晶体生长由深胞状枝晶向浅胞状枝晶转变.

关键词: 相场法 , 定向凝固 , 胞状枝晶 , 铝-铜合金

双锋角钻头钻削碳纤维增强树脂基复合材料研究

刘洋 , 李鹏南 , 陈明 , 邱新义 , 胡立湘

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.06.012

采用双锋角钻头和普通麻花钻对T700碳纤维复合材料(CFRP)进行钻削试验,从钻削轴向力、制孔出口质量和表面粗糙度等方面分析双锋角钻头在不同加工参数下制孔特点,并与普通麻花钻进行对比.试验结果表明:与普通麻花钻对比,双锋角钻头钻削CFRP时钻削轴向力减小约20％,制孔出口质量更好,孔壁的表面粗糙度值减小,体现优异的切削性能更适合CFRP的制孔加工.

关键词: 双锋角钻头 , CFRP , 钻削轴向力 , 出口质量 , 孔壁表面粗糙度

双锋角钻头钻削碳纤维增强树脂基复合材料钻孔缺陷的研究

刘洋 , 李鹏南 , 陈明 , 邱新义 , 唐玲艳

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.05.010

针对碳纤维复合材料钻孔时易产生撕裂、毛刺等缺陷的特点,采用双锋角钻头为研究对象,从横刃、第一主切削刃和第二主切削刃对孔入、出口缺陷的影响和加工参数对撕裂因子的影响规律等方面分析双锋角钻头钻孔特点,并与普通麻花钻进行对比.结果表明:在相同的加工参数下,双锋角钻头双主切削刃加工特点降低了入、出口钻削轴向力,有效抑制了入、出口撕裂、毛刺等缺陷产生,更适合于钻削碳纤维复合材料.主轴转速增大有利于减小撕裂因子,随着进给速度的增加撕裂因子呈增大的趋势.采用多元线性回归方法建立了试验两种钻头钻孔入、出口的撕裂因子与加工参数之间的回归预测模型.

关键词: 双锋角钻头 , 碳纤维复合材料 , 撕裂 , 加工参数

袁家虎研究员简介

功能材料

关键词:

纺织纤维表面的X光电子能谱研究袁骏

袁骏

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2001.01.019

由于纤维聚集体不同于紧密结构材料，在用XPS测定分析纤维表面结构时，电子被电离射出的量要小得多，测定的灵敏度较低。通常纤维的聚集结构越紧密，对测定分析结果越有利，机织物是较好的测试材料形式。在对纤维表面元素含量测定时，低含量成分有变小的趋势，而高含量成分有变大的趋势。在测定分析纤维表面元素含量时，这种影响趋势对测定低含量成分可能会有较大的影响。

关键词: XPS , 纤维 , 测试灵敏度 , 表面结构

山东莱钢永锋钢铁公司2号连铸机投产

连铸

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