李中原
,
赵九洲
金属学报
针对薄板坯平行板型连铸结晶器, 建立了Fe--C二元合金紊流流动、凝固及溶质传输的三维耦合数学模型; 并与水口模拟计算相结合, 计算、分析了薄板坯平行板型结晶器内钢液的紊流流动、凝固及溶质分布. 计算结果表明, 由于薄板坯厚度尺寸限制, 钢液液流冲击深度相对传统板坯明显减小, 出水口射流对窄壁的冲击减弱, 而对铸坯宽面的冲刷加强. 出结晶器后,钢液流动变为向下的均匀平推运动. 在结晶器出口处,由于钢液流动、凝固及溶质传输的相互作用,使得铸坯宽面靠近窄壁处的凝固壳厚度最薄, 并在此处产生溶质分布强烈变化, 易导致拉漏缺陷.
关键词:
薄板坯连铸
,
turbulent fluid flow
,
solidification
,
macrosegregation
,
coupled model
郭大勇
,
杨院生
,
童文辉
,
胡壮麒
金属学报
基于连续模型建立了非惯性坐标系下电磁离心凝固过程流动、传热、传质耦合数学模型. 依此模型对Al--5%Cu合金进行了模拟计算. 结果表明, 电磁离心凝固过程中,电磁力使熔体的平均径向运动速度下降.熔体流动状态的改变使凝固合金外层的逆偏析减轻, 凝固过程中
两相区的负偏析也减轻. 与普通离心铸造相比, 电磁离心凝固可减轻铸件宏观偏析. 模拟结果与实测铸件成分分布基本吻合, 表明本数学模型较好地描述了电磁离心凝固过程.
关键词:
电磁离心凝固
,
macrosegregation
,
fluid flow
王同敏
,
李廷举
,
曹志强
,
金俊泽
,
T.Grimmig
,
A.Buhrig-Polaczek
,
M.Wu
,
A.Ludwig
金属学报
利用等轴球晶三相凝固模型模拟了A356铝合金半固态浆料冷却斜槽法制备过程,
研究了晶粒密度、尺寸及固相分数的分布与工艺参数的关系. 结果表明, 在
斜槽浇注处晶粒形核密度最大, 在斜槽末端晶粒尺寸、固相分数最大, 在铸型
中这三者的最终分布大致均匀. 适当降低浇注温度有助于提高斜槽上形核密度
和固相分数及降低晶粒尺寸. 此外, 还模拟了热溶质对流及补缩流在Al-4%Cu
(质量分数)合金等轴球晶凝固过程所起的作用, 以及晶粒运动及补缩流对合金
自由表面和宏观偏析形成的影响. 结果表明, 凝固初期热对流及补缩流为主导,
凝固中期热溶质对流为主导, 凝固后期补缩流为主导; 晶粒运动受阻程度直接
影响自由表面形状, 补缩流考虑与否导致完全不同的宏观偏析图. 实验测
得晶粒尺寸与模拟结果分布较相似, 但其绝对值存在较大差异.
关键词:
半固态
,
macrosegregation
,
free surface
刘金炎
,
王家淳
,
郭世杰
,
马科
,
薛冠霞
,
曹志强
材料科学与工艺
为了研究中频电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布的影响,在未施加电磁场,施加1000 Hz、6000 A电磁场和1000 Hz、4000 A电磁场下进行7050铝合金凝固试验.利用金相显微镜和电子背散射衍射分析技术分析了锭坯微观组织,利用化学分析方法测定溶质元素沿锭坯边部到中心的分布情况.结果表明:外加中频电磁场有效地细化晶粒,影响溶质元素分布.未施加电磁场下,锭坯晶粒最大,发生反偏析;1000 Hz、4000 A电磁场下,锭坯晶粒次之,发生反偏析;1000 Hz、6000 A电磁场下,锭坯晶粒最细,发生正偏析.
关键词:
电磁场
,
细化晶粒
,
宏观偏析
,
7050铝合金
吴孟怀
,
KharichaA
,
LudwigA
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.09.02
自1960s Flemings时代起人们经过半个世纪的努力已对铸锭内铸态组织和宏观偏析形成的物理机理有了定性或半定量的认识,但还是难以对其进行定量预测,主要原因是其与各种多相流现象有关,例如凝固糊状区枝晶间的对流,等轴晶区晶粒沉积等.当然这些多相流现象是与凝固过程热力学和扩散动力学以及宏观铸态组织形成过程相耦合的.近20年多相计算流体动力学的发展及其在凝固领域的应用为解决上述问题提供了有效手段.首先对这方面的进展作一个简要综述,通过具体事例重点展示其在铸锭铸态组织和宏观偏析形成过程动态数值仿真的应用前景,指出目前存在的某些局限性.
关键词:
凝固
,
铸锭
,
宏观偏析
,
铸态组织
,
数值仿真
李军
,
葛鸿浩
,
GE Honghao
,
WU Menghuai
,
李建国
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00627
基于Eulerian-Eulerian方法, 阐述了简化枝晶状等轴晶、柱状晶以及金属液三相完全混合的凝固模型. 模型考虑了等轴晶的移动及柱状晶对等轴晶的捕获, 跟踪了柱状晶尖端的位置并考虑了等轴晶和柱状晶的相互竞争生长, 因此该模型具备了预测柱状晶向等轴晶转变(CET)的能力; 为了在不过量增加计算量的前提下提高模型的精度, 模型对等轴晶采取了简单的枝晶化处理, 即采用简化方法描述等轴晶包络线内固相分数. 分别模拟了3.25和25 t钢锭的凝固过程, 成功预测了大型钢锭凝固过程所形成的底部锥形负偏析、“类-A型”偏析以及CET等现象. 分析认为长细形状铸锭中出现的顶部负偏析区, 是由于凝固后期所形成的局部小钢锭及等轴晶在其内部的沉积聚集而成.
关键词:
数值模拟
,
宏观偏析
,
钢锭
,
晶粒运动
,
CET
李军
,
葛鸿浩
,
WU Menghuai
,
LUDWIG Andreas
,
李建国
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00627
基于Eulerian-Eulerian方法,阐述了简化枝晶状等轴晶、柱状晶以及金属液三相完全混合的凝固模型.模型考虑了等轴晶的移动及柱状晶对等轴晶的捕获,跟踪了柱状晶尖端的位置并考虑了等轴晶和柱状晶的相互竞争生长,因此该模型具备了预测柱状晶向等轴晶转变(CET)的能力;为了在不过量增加计算量的前提下提高模型的精度,模型对等轴晶采取了简单的枝晶化处理,即采用简化方法描述等轴晶包络线内固相分数.分别模拟了3.25和25t钢锭的凝固过程,成功预测了大型钢锭凝固过程所形成的底部锥形负偏析、“类-A型”偏析以及CET等现象.分析认为长细形状铸锭中出现的顶部负偏析区,是由于凝固后期所形成的局部小钢锭及等轴晶在其内部的沉积聚集而成.
关键词:
数值模拟
,
宏观偏析
,
钢锭
,
晶粒运动
,
CET
胡文义
,
乐启炽
,
刘轩
,
张志强
,
宝磊
,
崔建忠
稀有金属
研究了不同铸造速度下截面尺寸为300 mm×800 mm的AZ31镁合金大规格板坯的宏观偏析及宏观组织.结果表明,偏析区域出现在距离板坯表面20～30 mm范围内,板坯心部偏析小.宏观组织可分为表面激冷区,粗大柱状晶区和内部等轴晶区.低速铸造可减轻宏观偏析,随铸造速度增加,整体晶粒尺寸先增大后减小,表面柱状晶区宽度减小.高速铸造时晶粒尺寸小,但不均匀.合理的铸造速度为32 mm/min.
关键词:
大规格镁合金板坯
,
铸造速度
,
宏观偏析
,
宏观组织
王烽
冶金分析
doi:10.13228/j.b0yuan.issn1000-7571.009709
仪器分析用标准样品中存在的成分不均匀主要是由铸造过程中形成的宏观偏析造成的,预测铸锭中可能存在的宏观偏析,是标准样品均匀性初检的前提和基础.在分析和讨论均匀性初检基本概念的基础上,按铸造、成形工艺将仪器分析用标准样品分成4类:铸锭-锻轧型、连铸-锻轧型、多支铸锭型和多支铸锭-切割型.在凝固过程中溶质原子再分配理论的指导下,对不同铸造工艺形成的宏观偏析特点进行了分析、研究,提出了均匀性初检应重点关注的偏析类型,为制定均匀性初检取样方案提供了依据.
关键词:
标准样品
,
均匀性初检
,
仪器分析
,
宏观偏析
,
铸造
