一、Effects of thermoelectric-magneto convection on the solidified microstructures of Al-4.5%Cu alloy（论文文献综述）
任忠鸣,雷作胜,李传军,玄伟东,钟云波,李喜[1]（2020）在《电磁冶金技术研究新进展》文中研究表明电磁冶金技术是高品质钢生产的必备手段。本文综述了近年来电磁冶金技术的发展,围绕连铸的全流程,包括中间包电磁净化钢液、水口控流、结晶器内电磁搅拌和电磁制动等磁场控制流场、电磁软接触结晶器连铸、电磁场调控凝固组织、电磁场下固态相变及组织控制在内各方面,阐述了电磁场作用的机理,分析了应用电磁场技术的原理和特点,在电磁场控制流场领域提出了多模式定制磁场的概念,以满足高品质钢连铸中复杂状态的要求。在静磁场控制凝固组织领域提出应用强磁场热电磁力的新原理,并指出电磁冶金技术的发展需结合大数据的人工智能以更好发挥作用。
曹龙超[2]（2019）在《磁场对铝合金激光焊接熔池流动及凝固组织影响的试验与数值研究》文中研究表明铝合金以其比强度高、密度低等特性被广泛应用于汽车、高速列车、飞机等领域。激光焊接因热输入小、残余应力低和焊接速度快等优势在铝合金焊接中受到重视。然而,铝合金具有激光反射率高、热膨胀系数大、液相表面张力低等特殊的物理化学特性,其激光焊接易出现气孔、成形差等问题,降低了接头的力学性能,在工业中的应用受到限制。同时,磁场辅助焊接技术在抑制缺陷、改善焊缝形貌及组织等方面效果显着,在铝合金激光焊接中应用潜力很大。磁场辅助铝合金激光焊接过程中,磁场与熔池的作用过程极其复杂,现有研究多侧重于利用磁场抑制缺陷及改善焊缝性能,关于磁场对焊缝形貌及组织影响机制的研究较少,磁场对熔池流动和凝固行为的影响尚不十分清楚。因此,本文从熔池流动和凝固行为的角度出发,围绕磁场对铝合金激光焊接焊缝形貌和组织的影响机制开展了较为深入的实验和数值模拟研究,主要研究工作如下:（1）搭建了磁场辅助激光焊接实验平台,研究了关键工艺参数（激光功率、焊接速度和磁感应强度）对焊缝横截面形貌、组织和力学性能的影响。研究表明:磁场能够减小熔宽、增加熔深和腰宽,其中,腰宽受磁场的影响最为显着;磁场能够明显改变焊缝柱状晶组织形貌和过渡区宽度;在合适的工艺条件下,磁场能使焊缝的抗拉强度明显提升。（2）通过考虑液态金属在磁场作用下产生的洛伦兹力,同时考虑气液自由界面波动,采用了光束能量分布随小孔深度实时变化的热源模型,建立了磁场辅助铝合金激光焊接熔池流动模型;通过考虑枝晶固液界面的热电流、热电磁力及其引起的热电磁流动,同时耦合热电磁流动与枝晶生长过程,提出了基于相场法同时考虑热电流和磁场作用的耦合模型,建立了描述磁场作用下铝合金激光焊接熔池凝固的数值模型。（3）针对磁场对铝合金激光焊缝横截面形貌的影响,主要从磁场对熔池流动行为影响的角度出发,模拟了磁场作用下熔池中动生电流密度、洛伦兹力和流场分布。研究表明:电流密度方向垂直于磁场方向和液体流动方向,洛伦兹力与液体流动方向相反;随着磁感应强度增加,熔池流动速度明显减小;在熔池上表面,从熔池中心向边缘的流动速度减小,这使得熔池中心向边缘的对流传热减小,使熔宽减小;同时,小孔壁面附近的液体向上的流动速度减小,使得熔池下部向上部的对流传热减少,下部热量积累,使熔深和腰宽增加,从而使焊缝形貌由酒杯状向“V”形转变。仿真结果与实验结果吻合较好。（4）针对磁场对铝合金激光焊接熔池凝固组织的影响,主要从热电磁流动对熔池凝固行为影响的角度出发,模拟了枝晶固液界面附近热电流、热电磁力和热电磁流动的分布特征,发现界面附近热电流较大,随着离固液界面距离增加,热电流密度急剧减小;磁场与热电流作用产生的热电磁力在界面附近较大,随着离固液界面距离增加,热电磁力急剧减小;热电磁力可以使枝晶固液界面处液相流动速度达到几毫米每秒,进而影响溶质分布,改变枝晶形貌;磁场能够使熔合线附近的柱状晶产生较多分支,减少溶质偏析。仿真结果与实验结果吻合较好。
翟薇,常健,耿德路,魏炳波[3]（2019）在《金属材料凝固过程研究现状与未来展望》文中认为金属凝固作为冶金铸造技术的一个重要工艺过程,经历了从古老技艺向现代科学的漫长演化,于20世纪后半叶发展成为材料科学中一个相对完整的学科领域。随着各种相关高新技术的不断涌现,特别是信息化时代的到来,凝固科学技术正在迅速转型发展。本文系统总结了最近20年来国内外在液态合金的微观结构与物化性质、晶体形核与过程调控、凝固组织形成机理、超常凝固动力学以及新型材料凝固制备成形等五方面研究的主要进展,并分析展望了这一学科领域的未来发展趋势。
侯渊[4]（2019）在《热电磁效应对钢凝固中柱状晶向等轴晶转变和凝固缩孔的影响》文中提出利用电磁场技术控制钢铸坯在凝固阶段出现的成分偏析和缩孔疏松等组织缺陷一直是钢铸造和凝固的前沿研究领域。随着超导技术的发展,10 T量级的强静磁场已经相对容易地获得,因此,静磁场下的材料制备研究随之蓬勃发展。大量研究证实,静磁场不存在“集肤效应”,并且与合金固/液界面处的内生热电流交互作用而产生的热电磁效应能够有效地控制凝固组织。而利用热电效应控制钢凝固组织缺陷的研究则鲜有报道。本文围绕热电磁效应对钢柱状枝晶向等轴枝晶转变（CET）及流动补缩的影响展开了系统研究,为利用静磁场解决钢铸坯凝固过程中出现的冶金缺陷问题提供了理论依据和实践指导。主要的研究结果有:（1）结合数值模拟和理论分析阐明热电磁效应促进CET形成的新机理,为后续相关实验奠定了理论基础。一方面,直接作用在碳钢二次枝晶上的热电磁力会形成集中于根部的应力,其随着磁场强度增大而增加,并在典型尺寸的二次枝晶上达到10-1 MPa数量级,结合应力重熔机制可得,此量级的应力会使枝晶根部在10-1 s内熔断,从而成为枝晶碎片形成的主要因素;另一方面,碳钢一次枝晶间热电磁对流的流速可达到103μm/s数量级,能够驱动枝晶碎片或游离晶核向试样边部和柱晶前沿迁移。因此,热电磁效应有利于碳钢发生CET。（2）为了探究热电磁效应诱发钢中CET的普适性,选取两种不同商用钢（20钢和GCr15钢）进行了纵向静磁场下的定向凝固实验。随着磁场强度和温度梯度的增加,20钢和GCr15钢柱状枝晶生长的紊乱程度都逐渐地增大,等轴枝晶增多,而且试样边部成为其先发区;在较低抽拉速率（5μm/s）下,两种钢均发生了完全CET;当温度梯度约为100 K/cm时,4 T磁场的作用能使两种钢均在低于20μm/s的生长速度下发生CET,其冷却速率（0.2 K/s）处于钢实际连铸的冷却速率范围（10-1100 K/s）内。两种钢能够发生CET是由热电磁效应促进枝晶断裂和枝晶间熔体流动所致。（3）为了探索热电磁效应作用下钢发生CET实际应用的可行性,进一步研究了其工艺参数变化规律和工艺窗口,选取易在凝固阶段产生偏析的GCr18Mo钢进行了静磁场下的定向凝固实验。提高磁场强度和温度梯度有利于促进GCr18Mo钢的CET和晶粒细化,而抽拉速率的增加则会抑制其CET和晶粒细化的形成。当磁场强度和温度梯度分别为5 T和104 K/cm时,GCr18Mo钢发生CET的工艺窗口可扩大到0.3 K/s（冷却速率）。（4）研究了热电磁效应作用下钢中微观偏析的变化规律。分析了有无磁场作用下GCr15钢和GCr18Mo钢的Cr元素分布规律,结果显示,随着热电磁效应对CET作用效果的增强,Cr元素分布趋于均匀,这说明热电磁效应促进钢发生CET会有利于其凝固组织的均质化。（5）为了探究静磁场下热电磁效应对钢凝固末端缩孔疏松的补缩效果,实施静磁场下GCr18Mo钢末端凝固实验,利用X射线断层扫描技术对凝固缩孔进行了定量地统计分析。结果表明,随着磁场强度的增加,凝固缩孔的数量密度和体积分数均呈现先减小后增大的变化趋势,最佳磁场强度为1 T;凝固缩孔表面形貌从无磁场作用时的类枝晶形貌转变为3 T磁场作用下的椭球状。结合数值模拟结果可得,引起这一变化的主要原因是热电磁对流对凝固缩孔的强补缩作用。
郭美肖[5]（2019）在《柔性金属型铸造技术及其凝固组织和性能研究》文中进行了进一步梳理为了解决金属型制作周期长、退让性差,消失模中铸型的冷却强度低、成型铸件的枝晶粗大等问题,提出了一种新的铸造方法——柔性金属型铸造。柔性金属型铸造是带有强制冷却功能的磁型铸造技术,即向盛有铁磁性颗粒的砂箱中通过自下而上的方式对铁丸进行强制风冷以增强铁丸间隙的对流换热进而提高铸型冷却强度的一种铸造方法。本文首先基于理论计算,设计了柔性金属型实验装置,然后分别以铸造铝合金A356和高锰钢ZGMn13为对象,研究了其在柔性金属型铸造工艺的不同工艺参数下组织和性能的变化规律;最后设计了应用柔性金属型铸造技术成型ZGMn13Cr2大型板类零件的技术方案。通过理论计算,探究了铸型的换热方式和冷却强度的影响因素。结果表明,铸型的传热方式以对流换热为主。铁丸堆积的致密度和鼓风机输出流量影响着铸型的冷却速度,且冷却强度随着致密度或输出流量的增加而增强。以试件作为铸件,基于成型原理、磁路基本定律和对流换热原理设计了实验装置中的成型系统、励磁系统和冷却系统。试验探究了电流和鼓风机的控制频率对A356铝合金组织的影响规律。结果表明,电流对α-Al固溶体形态和共晶组织含量影响较大。电流由2A增加至6A时,α-A1固溶体的形貌由较为粗大的树枝晶逐渐向蔷薇状转变,共晶组织含量从39%降低至24%。电流和鼓风机的控制频率对二次枝晶臂间距的影响均呈降低趋势。在频率为10 Hz和电流由2 A升至6 A时,二次枝晶臂间距达到最短为38.12 μm;在电流为6 A和频率由10 Hz升至22.5 Hz时,二次枝晶臂间距达到最短29.31 μm。电流和鼓风机的控制频率对共晶硅长度及长径比的影响呈相反趋势。电流由2A升至6A时,共晶硅长度和长径比均呈现较大幅度的增加,其长度和长径比分别达至44.56 μm和5.88。频率由10 Hz升至22.5 Hz时,共晶硅长度和长径比均呈降低趋势,其长度和长径比最低分别为28.15[um和4.27。试验探究了鼓风机的控制频率对ZGMn13组织和性能的影响。ZGMn13铸态组织以奥氏体为基体,晶界处分布着网状和块状的M3C型碳化物。ZGMn13热处理态组织仍以奥氏体为基体,晶界处弥散着颗粒状碳化物。结果表明,增加频率可以细化奥氏体晶粒。当频率达到最大20 Hz时,热处理前后的平均晶粒尺寸均达到最小,分别为82.12 μm和96.34 μm,与未通风时分别降低了 20.54%和16.77%。增加频率可改善硬度、冲击韧性、抗冲击磨损等性能。当频率达到最大20 Hz时,铸态和热处理态的布氏硬度均达到最大分别为HBW 237和HBW 183,较未通风时分别提高了 9.72%和16.39%;冲击韧性最好,热处理态的冲击吸收功达到最大124.82 J,较未通风时提高了 13.49%;冲击断口以韧窝为主,断裂机制为韧性断裂;耐磨性最好为12.64×10-3（10min·mg-1）,较未通风时提高了 18.57%,磨面以塑性变形的犁沟状为主,在犁沟附近存在少量微裂纹,磨损方式以磨粒磨损为主。同时,增加鼓风机的控制频率可以提高ZGMn13材料的强度和塑性。频率为5 Hz时,铸件的抗拉强度和断后延伸率分别为602 MPa和26.75,与未通风时提高了分别提高了 13.4%和 28.92%。以ZGMn13Cr2大型球磨机衬板为对象,设计了其柔性金属型铸造的成型系统、冷却系统、励磁系统,并给了相关工艺参数,绘制了柔性金属型装置的成型原理图。并利用ProCAST验证了工艺参数和结构设计的合理性验证,为柔性金属型铸造成型大型板提供了参考。
王国田[6]（2019）在《电场作用冷坩埚定向凝固Ni-25Al合金组织与性能研究》文中研究说明Ni-25Al金属间化合物,具有抗氧化性好、密度低、导热系数高以及在特定温度区间,屈服强度随温度的升高而升高等特点。有望成为一种优良的高温结构材料,应用于燃气涡轮机的叶片和喷气发动机上。然而,铸态Ni-25Al合金的沿晶断裂导致其室温塑性差,限制了Ni-25Al合金的推广及应用。定向凝固技术可以形成柱状晶以消除其横向晶界,是改善其塑性的良好途径之一,近年来合金在定向凝固过程中施加电场,可以减小增强相的尺寸、减小一次枝晶间距,促进晶间液相对流,以及促进形核和液相的整体同时凝固趋势。但是目前的研究大多集中于对低熔点合金的影响,对于高熔点的合金及金属间化合物涉及较少。本文主要研究电场作用下的Ni-25Al合金定向凝固过程,重点考察电场对Ni-25Al合金定向凝固组织和力学性能的影响。首先本文研究了无电场影响的Ni-25Al合金定向凝固生长过程。通过定向凝固Ni-25Al合金实验,发现抽拉速度对合金定向凝固的组织有很大影响,一次枝晶间距λ（μm）随着抽拉速率v(mm·min-1)的增加而减小并符合Hunt,Kurz和Fisher模型所推导的公式,与下拉速度满足关系:λ=39.6v-0.43。与铸态相比,不同下拉速度下的定向凝固试棒的拉伸性能都得到了显着提高,在下拉速度为0.5mm·min-1时,表现出较大的拉伸伸长率8%,屈服强度较小为66MPa。随着下拉速率的提高,试棒的伸长率下降,但屈服强度有所增加。本文还考察了定向凝固Ni-20Al-10Fe-0.2B,当抽拉速度为2.5 mm·min-1时,拉伸伸长率达21%和屈服强度达到270MPa,抗拉强度达到830MPa。由于合金化元素的加入,实现了固溶强化既提高了合金的强度又改善了合金的塑性,同时B元素对晶界的强化,使合金由沿晶断裂转为穿晶断裂,从而使合金塑性和拉伸强度提高。其次,为能够直观地观察外加电场对Ni-25Al合金定向凝固过程的影响,采用一种透明AMPD-4.1at%SCN亚包晶模拟物来近似模拟实验中所采用的Ni-25Al合金的实验现象。研究发现与未施加电场相比,施加电场后亚包晶模拟物柱状晶明显细化,并且随着电流强度的增加,一次枝晶间距减小,一次枝晶间距λ（μm）与电流强度J（mA）之间满足:λ=23.67-3 5J-3.88×10-1414 J2。最后,为开展电场影响下Ni-25Al合金的定向凝固实验,设计了电场作用下的定向凝固实验装置。研究发现,随电流强度的增大,凝固界面受热更均匀,趋于平滑,一次枝晶间距逐渐减小,一次枝晶间距λ（μm）与电流强度J（A）之间满足:λ=43.8-0.46J-0.82×10-5J2;同时,外加电场对定向凝固组织的析出相也有很大影响,在未加电场时析出相为B2结构NiAl,施加电场有利于Ni-25Al合金定向凝固过程中B2结构的NiAl相向L10结构的马氏体转变,当电流增大至20A时,转变为晶面对称的孪晶马氏体相,析出相的形貌也由“矛”状转变成“板条”状,板条之间界面平直,马氏体转换完整。拉伸试验结果表明,与未施加电场试样相比,电场作用定向凝固试样室温强度和塑性上都得到了很大提高,其中,Ni-25Al试样室温拉伸伸长率由铸态的2%提高到12%,屈服强度由141MPa提高到160MPa。Ni-20Al-10Fe-0.2B室温拉伸伸长率由铸态9%提高到23%,抗拉强度由550MPa提高到735MPa。
胡少东[7]（2018）在《稳恒磁场下过共晶铝合金定向凝固组织调控机理及功能梯度材料制备的研究》文中研究说明材料的凝固组织对其性能有决定性的影响。在凝固过程中施加稳恒磁场能够有效的控制合金的凝固组织,从而制备出高性能的材料。过共晶铝合金是工业上应用最广泛的一类有色金属结构材料,具有耐磨、耐热、耐腐蚀和热膨胀系数小等优点,备受研究者们的关注。本文采用稳恒磁场下的定向凝固技术,并利用数值模拟,系统地研究了在稳恒磁场作用下过共晶铝合金Al-Cu、Al-Ni、Al-Si和Al-Zn凝固过程中糊状区内熔体流动、固相受力、溶质迁移、固相迁移及凝固组织演变。主要研究结果如下:本文利用有限元软件COMSOL对不同磁场强度下Al-Cu合金定向凝固过程中糊状区附近液相中热电磁流动的大小和分布进行模拟。结果显示,横向磁场的施加,导致在垂直于磁场方向的试样纵截面内形成单向热电磁环流,流动强度随着磁场强度增加先增加后减小。在纵向磁场的作用下,热电磁流动在垂直于磁场方向的试样横截面内形成环流,流动强度同样随着磁场强度的增加先增加后减小。另外,模拟了模型尺度对磁场下热电效应的影响,可以发现,枝晶长度和试样直径的增加强化了界面附近液相所受的热电磁力,促进热电磁流动。在Al合金定向凝固过程中横向磁场的施加会导致固/液界面形态发生改变。对于Al-40 wt.%Cu和Al-12 wt.%Ni合金,磁场的施加使试样一侧的初生相的面积百分数减少,而共晶组织的含量增加,形成沿定向凝固试样轴向的“通道状”偏析;在试样另一侧的初生相的面积百分数增加,从而引起初生相的径向梯度分布。另外,随着磁场强度的增加,初生相的径向梯度分布程度增加。上述结果归因于横向磁场下单向热电磁流动引起的径向溶质迁移。对于Al-21 wt.%Si合金,磁场的施加使初生Si相的分布发生改变,由在试样纵截面内均匀分布转变成倾斜条带状分布,形成了初生Si相的径向梯度分布。以上结果归因于横向磁场下热电磁力对初生Si相径向迁移和单向热电磁流动对溶质径向迁移的影响。纵向磁场对Al-40 wt.%Cu、Al-12 wt.%Ni、Al-21 wt.%Si和Al-96 wt.%Zn合金定向凝固组织的影响被考察。通过对整个试样凝固组织的研究发现,纵向磁场的施加引起定向凝固组织中初生相的分布发生改变。初生相的体积分数随着定向凝固生长距离的增加而减少,形成初生相的轴向宏观偏析,而且磁场强度的增加强化了初生相的轴向宏观偏析。磁场的施加还能导致糊状区长度缩短和糊状区内初生相含量减少,而且随着磁场强度的增加,糊状区长度逐渐缩短,初生相含量逐渐减少,这与纵向磁场下初生相的轴向宏观偏析的变化一致。另外,温度梯度的增加和生长速度的降低会强化磁场对初生相轴向宏观偏析的作用效果。以上结果归因于热电磁流动、重力和定向凝固过程中糊状区温度分布对溶质轴向迁移和初生相生长的影响。对于初生相为颗粒状的Al-21 wt.%Si合金,磁场的施加会导致糊状区初生相界面发生改变,准平界面→U型界面→平界面。随着准平界面转变成U型界面,初生Si相径向宏观偏析的形成。以上结果归因于定向凝固过程中糊状区温度分布和纵向磁场下热电磁流动对溶质迁移和初生相生长的影响。
王强,董蒙,孙金妹,刘铁,苑轶[8]（2018）在《强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备》文中认为近些年来关于强磁场下材料加工过程的研究取得了长足的发展和进步。本文综述了强磁场下金属材料凝固过程控制和新材料制备的研究进展。重点介绍了强磁场下Lorentz力、热电磁力和磁化力对熔体流动、溶质分布和组织演变的影响规律;磁力矩对磁性相的晶体取向的作用规律;磁偶极间相互作用对相排列的控制作用等。同时,介绍了利用强磁场下的凝固方法制备MnSb/MnSb-Sb梯度复合材料和梯度磁致伸缩材料、各向异性材料等新型功能材料的研究进展。通过强磁场控制金属材料凝固过程可以有效改善材料的微观组织,并进一步提高材料性能,这为开发新型功能材料提供新的途径。
曹飞[9]（2018）在《Al/Cu双金属复层材料界面扩散行为及微观组织演变》文中认为金属复层材料是利用复合技术将两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属以层状结合并获得具有牢固冶金结合界面的新型复合材料,其在保持母材金属原有特性的同时具有“互补效应”,可以弥补单一母材的不足并充分发挥各自的性能优点,具有良好的可设计性和综合性能。其中,Al/Cu双金属复层材料不仅具有铝的耐蚀、质轻、经济和美观等特点,同时还具有铜的高导电、导热、低接触电阻等特性,被广泛地应用于电工电子、汽车、电力通信等领域。目前,制备Al/Cu双金属复层材料的方法可分为液态-液态复合、液态-固态复合和固态-固态复合三大类。研究者们重点关注了不同制备工艺条件对复层性能的影响并以此来改进和优化复层制备技术。在复层界面结合机理研究方面,虽然基于各种制备工艺开展了不同程度的界面结合相关研究,但对复层界面元素扩散、溶解及反应,金属间化合物的形貌、演变与生长热动力学,以及界面熔体的非平衡凝固过程等关键科学问题缺乏系统性、规律性的认识,需进一步探索和研究。近年来,随着第三代同步辐射光源的发展,同步辐射x射线二维/三维成像技术在金属材料领域得到了空前的应用和发展。基于此,本文借助同步辐射X射线成像技术和扩散偶技术,通过动态可视化和静态研究相结合,系统研究Al/Cu液态-固态反应、半固态-固态反应和固态-固态反应过程中界面扩散行为及微观组织演变规律。首先,利用同步辐射成像技术研究了 Al/Cu样品在“液态-固态反应”和“半固态-固态反应”过程中的界面扩散行为。成像结果显示,Al/Cu样品在升温和保温过程中发生显着的界面相互扩散溶解（或“侵蚀”）并形成清晰的扩散前沿。同时发现,重力因素对Cu（上）/Al（下）型结构和Cu（左）/Al（右）型结构样品的扩散前沿形貌产生显着影响,使其扩散前沿发生失稳。基于成像数据定量分析,扩散前沿的推进距离（L）随时间的延长和温度的升高均不断地增大,同时向Al侧的推进距离（L1）远大于其向Cu侧的推进距离（L2）,且扩散温度对前者的影响大于对后者的影响。此外,基于同步辐射成像图像灰度值的提取和EPMA定量成分分析,建立了图像灰度值与Al/Cu样品中Cu浓度的关系,并根据菲克第二定律,通过反算法计算获得了熔化过程中Cu在液态Al中的扩散系数,发现在620-697°℃范围内Cu在液态Al中的扩散系数可用Arrhenius方程表示为:D = 2.83×10-5exp（-96.0/RT）m2/s。其次,利用同步辐射成像技术原位观察了 Al/Cu样品在“液态-固态反应”和“半固态-固态反应”过程中界面微观组织演变。动态成像和静态SEM检测结果表明,Al/Cu样品形成的界面过渡区域均由“凝固区域”和“固相扩散区域”构成。发现在不同反应温度、反应时间条件下,凝固区域包含不同比例初生α-Al枝晶、共晶组织（α-Al+Al2Cu）、针状初生Al2Cu相或花瓣状初生Al3Cu4相、包晶AlCu相;固相扩散区域包含不同比例Al2Cu、AlCu、Al3Cu4、Al2Cu3、Al4Cu9和 AlCu3 相。当 Cu 向 Al 适度扩散（Ccu<CE）时,α-Al枝晶首先在富Al侧样品上方出现并朝着初始界面方向生长,其生长特性主要受界面熔体中Cu浓度变化（界面扩散浓度梯度和凝固前沿溶质富集双重作用）和温度场相互作用的控制。当Cu向Al过度扩散（Ccu>CAl2Cu）时,凝固生成Cu含量更高的花瓣状Al3Cu4相和包晶AlCu相,靠近Cu侧的AlCu3和（Al4Cu9+Al2Cu3）层的生长主要受界面反应和体扩散共同控制,与熔体相邻的Al3Cu4层的生长则主要受界面反应控制,其生长速率最大并主要控制着整个金属间化合物层的生长。Al2Cu相可通过“凝固”和“固相扩散”两种方式形成,即凝固生成初生Al2Cu相和片层共晶Al2Cu相,固相扩散生成层/胞状Al2Cu相。其中,初生Al2Cu相二维形貌尖锐、棱角分明,三维形貌呈典型的“字母型”长棒状,呈显着的小平面生长特性,其生长可分为“纵向长大”和“横向粗化”,且纵向生长较横向生长快。上述界面微观组织形貌、种类以及生长方式的改变主要是通过调控样品界面元素相互扩散程度来完成。最后,利用扩散偶技术研究了 Al/Cu扩散偶“固态-固态反应”过程中界面扩散层的组织演变及生长机制。研究结果表明,样品在480℃、500℃、520℃和540℃分别保温1-40h后在界面处生成了连续层状Al2Cu、AlCu、Al2Cu3和Al4Cu9相,并通过各自相界面的迁移进行生长。其中,金属间化合物层的厚度随着扩散时间的延长或扩散温度的升高而增加,各化合物层的生长均主要受体扩散控制,其生长动力学符合抛物线规律,即L=kt1/2。依据Arrhenius关系计算获得Al2Cu、AlCu、Al2Cu3和Al4Cu9层的生长激活能分别为:120.73 kJ/mol、79.74 kJ/mol、285.01 kJ/mol 和 149.78 kJ/mol。基于有效生成热（EHF）模型、吉布斯自由能计算以及金属间化合物的生长热-动力学,判定Al2Cu相在Al/Cu扩散偶样品界面处最先生成,生成这四种金属间化合物的先后顺序依次为:Al2Cu、Al4Cu9、AlCu、Al2Cu3 相。
沈喆[10]（2018）在《电磁场诱导熔体流动影响二元合金凝固组织的规律和机制研究》文中研究指明金属及合金凝固过程是金属材料成型过程中的重要步骤,控制凝固过程和凝固组织对材料的后续加工过程以及最终的服役过程至关重要。凝固过程中形成的非金属夹杂物、疏松、缩孔、宏观偏析以及组织粗大等缺陷,一旦凝固完成就很难消除,甚至即使采用大变形量的塑性变形过程仍然无法消除,严重时将形成巨大的缺陷或安全隐患,或者导致部件的服役性能大幅度降低,因此如何有效控制凝固过程中的热量、质量和动量传输过程,进而控制凝固组织、溶质分布,消除凝固缺陷,一直是凝固领域的关键研究目标。在凝固过程中,由于热量传输过程受多种因素的扰动,导致熔体温度的不均匀,必将导致浮力流;枝晶或凝固界面推进中,溶质的排出或偏析也将引起熔体密度的变化,同样形成浮力流;而温度梯度引起的表面张力梯度也将引起Marangoni对流;施加超声波、电磁场、机械搅拌等还将引起熔体的受迫流动等等,这些流动将进一步影响熔体的温度梯度、溶质分布、界面生长过程,最终必将影响到铸件的凝固质量。因此,如何控制凝固过程中的流动或者引入特定的受迫流动,来调控凝固过程,近年来受到凝固工作者的广泛关注。在凝固过程中引入电磁场,能对该过程中传热、传质和动量传输的方式和速度产生显着影响,不仅有利于控制凝固组织、改善凝固缺陷、消除成分偏析,并最终提高凝固组织性能。但由于实际工业生产中凝固条件的复杂性、电磁场所调控受迫流动的多样性,以及与凝固本身存在的流动的耦合等等问题,导致了电磁场诱导的受迫流动对凝固组织影响机制和规律的研究远未深入。定向凝固技术有利于简化凝固过程,是研究凝固理论的重要手段。为简化工业生产中凝固过程,本文基于定向凝固技术,以Sn-Bi、Sn-Pb和Al-Sn等简单二元合金作为研究对象,通过凝固实验结合数值模拟的方法,深入探讨了电磁场诱导的不同类型、不同量级的受迫流动对二元合金定向凝固和半连铸过程凝固组织的影响规律,以期为凝固组织电磁控制技术的开发提供理论和实验的借鉴。主要研究内容如下:1.研究了横向稳恒磁场作用下定向凝固过程中热电磁力和热电磁对流的量级和方向。通过测定Sn-10wt.%Bi合金的绝对热电势和实际定向凝固实验中降温曲线,计算出实际凝固过程中内生热电流值,并以此推导出Sn-10wt.%Bi合金在该实验条件下定向凝固过程中热电磁力的量级和方向。构建了二元合金定向凝固过程的三维数值模型,模拟了实际定向凝固前沿糊状区中热电磁对流大小及分布,发现随磁场强度的增大（0-0.5 T）,热电磁对流逐渐增大;模拟了热电磁对流对二元合金定向凝固过程中溶质分布的影响,发现热电磁对流能驱动溶质在试样单侧富集。并对比凝固试样金相组织,印证了该模拟结果的正确性。2.从金相组织、枝晶间距及成分分布等方面考察了在Sn-10wt.%Bi合金定向凝固过程中横向稳恒磁场诱导的热电磁对流对其组织的影响,并通过对不同磁场强度下糊状区内平均温度梯度的测定,从溶质再分配的角度提出了横向稳恒磁场对二元合金定向凝固组织的影响机制,并最终用数值模拟进行了验证。为进一步验证该机制,横向稳恒磁场被应用于Cz法定向凝固纯Sn、Sn-Bi和Sn-Pb等合金,结果发现,磁场并不能改变纯Sn试样的外形,但能使Sn-Bi和Sn-Pb合金试样弯曲并出现“枝晶”状表面。且当磁场反向时,合金试样弯曲也随之反向。3.从金相组织、枝晶间距及成分分布等方面考察了同时引入外加直流电流和横向稳恒磁场在糊状区诱发与热电磁对流方向相反的电磁对流来抵消由热电磁对流诱发的宏观偏析的可行性,并通过数值模拟的手段进行了验证。进一步地,考察了不同强度的电磁对流对定向凝固组织的影响规律,阐述了电磁对流对定向凝固组织的影响机制。对比电磁对流与热电磁对流对定向凝固组织的影响机制,可以发现,受迫流动对定向凝固组织的影响机制是一致的,都是通过改变凝固前沿溶质再分配来影响凝固组织。4.为进一步考察受迫流动对定向凝固组织的影响,不同频率的方波脉冲电流被引入与横向稳恒磁场复合在凝固前沿糊状区中诱导脉冲电磁对流,并研究了不同频率的脉冲电磁对流对Sn-10wt.%Bi定向凝固组织的影响规律。实验结果表明,10和100 Hz脉冲电磁对流作用下的凝固组织与仅施加磁场的类似,而1 Hz脉冲电磁对流作用下的凝固组织发生了明显的改变。分析其原因主要是因为不同脉冲频率作用下糊状区内电磁对流速度及其对排出Bi溶质的输运能力是不同的,这将导致凝固前沿溶质再分配的区别,并进而导致定向凝固组织的不同。为证明这个观点,本文首先通过数值模拟的手段,研究了不同频率的振荡体积力对受迫流动流速和粒子迁移的影响。结果表明,频率越低,受迫流动的速度越大,粒子越容易被迁移。进而,我们对实际定向凝固过程中不同频率下的电磁对流流速和溶质迁移进行了数值模拟。结果表明,频率越低,溶质越容易被输运出溶质边界层。并通过流场模拟的结果计算了半周期内溶质迁移的距离,与定向凝固过程中溶质边界层厚度进行了对比,发现只有1 Hz时,溶质能被迁移出溶质边界层,并导致凝固组织改变,这与实验结果是一致的。5.进一步地,本文还从受迫流动对凝固前沿溶质再分配角度考察了电磁振荡频率对半连铸Al-15wt.%Sn合金宏观组织的影响。结果发现,频率越低,Al-Sn半连铸凝固组织等轴晶率越高。通过对不同电磁振荡频率下半连铸过程中流场的模拟,发现频率越低,流动速度越大。通过流场模拟的结果计算了不同振荡频率下半周期内等轴晶运动的距离,发现在低频率下（小于50 Hz）等轴晶更容易被迁移出其溶质边界层,且当等轴晶被迁移出溶质边界层时,等轴晶的生长就会被抑制,等轴晶率将会提高,这与实验结果是一致的。综上所述,本文通过凝固实验结合数值模拟的方法,深入探讨了外加电磁场在熔体中诱导的不同类型、不同量级的受迫流动对定向凝固和半连铸过程中凝固组织、界面形貌、宏观偏析等的影响,对今后的大型铸件的凝固、连铸过程组织控制等方面均有重要的借鉴意义和参考价值!
二、Effects of thermoelectric-magneto convection on the solidified microstructures of Al-4.5%Cu alloy（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Effects of thermoelectric-magneto convection on the solidified microstructures of Al-4.5%Cu alloy（论文提纲范文）
（1）电磁冶金技术研究新进展（论文提纲范文）
| 1 电磁净化金属液技术 |
| 1.1 电磁净化金属液基本原理 |
| 1.2 中间包电磁净化钢液技术 |
| 1.3 磁场增强电渣重熔技术 |
| 2 连铸结晶器内流场电磁控制技术 |
| 2.1 电磁场控制连铸水口中钢液流动技术 |
| 2.1.1 钢包电磁感应出钢技术 |
| 2.1.2 电磁旋流水口技术 |
| 2.2 软接触电磁连铸技术 |
| 2.3 板坯连铸结晶器电磁控流技术 |
| 2.3.1 电磁制动技术研究 |
| 2.3.2 电磁搅拌技术研究 |
| 2.4 钢连铸电磁搅拌+末端压下的工艺优化研究 |
| 3 电磁场控制凝固技术 |
| 3.1 强静磁场对熔体凝固过冷度的影响 |
| 3.2 静磁场在合金凝固中诱生的热电磁力及其对凝固组织的影响 |
| 3.3 静磁场下凝固组织CET转变 |
| 3.4 静磁场对GCr15轴承钢凝固组织的影响 |
| 4 电磁场影响固态相变 |
| 5 结语与展望 |
（2）磁场对铝合金激光焊接熔池流动及凝固组织影响的试验与数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容及各章节安排 |
| 2 磁场作用下铝合金激光焊接试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料、设备与方法 |
| 2.3 磁场辅助铝合金激光焊接试验设计 |
| 2.4 磁场辅助铝合金激光焊接焊缝横截面形貌特征分析 |
| 2.5 磁场对铝合金激光焊接焊缝组织及力学性能的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 磁场作用下铝合金激光焊接熔池流动与凝固行为的数值模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 磁场作用下铝合金激光焊接熔池流动及凝固过程 |
| 3.3 磁场作用下铝合金激光焊接熔池流动的数值模型构建 |
| 3.4 磁场作用下铝合金激光焊接熔池凝固的数值模型构建 |
| 3.5 熔池流动模型与凝固模型之间的关系 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 磁场对铝合金激光焊接熔池流动的影响分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验及模拟参数 |
| 4.3 铝合金激光焊接过程中熔池流动行为观察与数值模拟 |
| 4.4 磁场作用下铝合金激光焊接熔池流动行为观察及数值模拟 |
| 4.5 磁场对铝合金激光焊接熔池流动行为的影响分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 磁场对铝合金激光焊接熔池凝固组织的影响分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磁场对等轴晶生长过程的影响 |
| 5.3 磁场对柱状晶生长过程的影响 |
| 5.4 磁场对平面晶向柱状晶过渡的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ 攻读博士学位期间取得的主要成果 |
| 附录Ⅱ 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（4）热电磁效应对钢凝固中柱状晶向等轴晶转变和凝固缩孔的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 研究背景 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钢铸坯凝固组织的形成、缺陷及其控制 |
| 1.2.1 概述 |
| 1.2.2 铸坯凝固组织的形成 |
| 1.2.3 铸坯凝固组织的缺陷 |
| 1.2.4 铸坯凝固组织和缺陷的控制策略 |
| 1.3 静磁场作用下金属凝固过程中应用研究的热电磁效应 |
| 1.3.1 概述 |
| 1.3.2 热电磁效应在金属凝固中应用研究的发展历程 |
| 1.3.3 金属凝固中热电磁效应的基本原理 |
| 1.3.4 热电磁效应对柱状晶向等轴晶转变(CET)的影响 |
| 1.3.5 热电磁效应对钢连铸坯缺陷的控制 |
| 1.4 选题思路及研究内容 |
| 第二章 实验材料、设备与研究方法 |
| 2.1 实验的设计思路 |
| 2.2 实验材料的选取 |
| 2.3 静磁场下定向凝固实验 |
| 2.3.1 静磁场下定向凝固装置 |
| 2.3.2 凝固实验相关参数的测定 |
| 2.3.3 凝固实验的过程 |
| 2.4 凝固组织分析测试方法 |
| 2.5 数值模拟 |
| 2.6 数据和图片处理 |
| 第三章 热电磁效应促进定向凝固合金CET的形成机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 热电磁效应促进定向凝固合金形成枝晶碎片的机理 |
| 3.2.1 热电磁流动对定向凝固合金枝晶断裂的影响 |
| 3.2.2 热电磁力对定向凝固合金枝晶断裂的影响 |
| 3.2.3 热电磁效应促进定向凝固合金枝晶碎片的形成机制 |
| 3.3 热电磁流动对枝晶碎片的输运作用 |
| 3.4 热电磁效应促进定向凝固合金CET的形成机制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 热电磁效应对20 钢和GCr15 钢定向凝固中CET的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程及方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 工艺参数对20钢和GCr15钢枝晶形貌的影响 |
| 4.3.2 磁场对GCr15钢成分偏析的影响 |
| 4.3.3 热电磁力作用下20钢和GCr15钢熔体流动和枝晶受力的数值模拟 |
| 4.3.4 热电磁效应促进20 钢和GCr15钢CET的形成机制 |
| 4.3.5 热电磁效应促进20 钢和GCr15钢CET形成的规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 热电磁效应对定向凝固GCr18Mo钢晶粒和CET工艺窗口的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程及方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 工艺参数对GCr18Mo钢 CET的影响 |
| 5.3.2 工艺参数对GCr18Mo钢晶粒细化的影响 |
| 5.3.3 磁场对GCr18Mo钢成分偏析的影响 |
| 5.3.4 热电磁力作用下GCr18Mo钢熔体流动和枝晶受力的数值模拟 |
| 5.3.5 热电磁效应促进GCr18Mo钢 CET的形成机制 |
| 5.3.6 热电磁效应促进GCr18Mo钢 CET的工艺窗口 |
| 5.3.7 热电磁效应促进钢CET形成的规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 热电磁效应对GCr18Mo钢凝固末端缩孔的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验过程及方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 凝固末端枝晶和缩孔的二维形貌 |
| 6.3.2 凝固缩孔的三维形貌、数量密度和体积分数 |
| 6.3.3 凝固缩孔表面曲率的演变 |
| 6.3.4 凝固末端热电磁效应的数值模拟 |
| 6.3.5 热电磁对流对凝固末端缩孔的改善机理 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论、创新和展望 |
| 7.1 本文的主要结论 |
| 7.2 本文的主要创新 |
| 7.3 今后工作及展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
| 致谢 |
（5）柔性金属型铸造技术及其凝固组织和性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题研究背景与意义 |
| 1.2 相关技术在国内外研究进展及现状 |
| 1.3 磁场在铸造中的应用研究 |
| 1.3.1 磁场强度对铸型结合力的影响研究 |
| 1.3.2 磁场强度对金属液的影响 |
| 1.4 冷却速度对凝固组织的研究现状 |
| 1.5 课题研究内容及方案 |
| 2 柔性金属型铸造实验装置的设计与搭建 |
| 2.1 柔性金属型铸造冷却强度的控制模型 |
| 2.1.1 铸型传热方式的确定 |
| 2.1.2 铸型冷却强度的影响因素 |
| 2.2 实验装置的方案设计 |
| 2.3 关键系统及其主要参数的设计 |
| 2.3.1 成型系统的设计 |
| 2.3.2 励磁系统的设计 |
| 2.3.3 冷却系统的设计 |
| 2.4 实验装置的装配 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 柔性金属型铸造工艺参数对A356组织的影响 |
| 3.1 实验方法 |
| 3.1.1 实验材料及制备 |
| 3.1.2 实验过程及参数 |
| 3.1.3 试样的制备及实验方法 |
| 3.2 磁场强度对A356铝合金凝固组织的影响 |
| 3.2.1 磁场强度对α-Al固溶体的影响 |
| 3.2.2 磁场强度对共晶组织的影响 |
| 3.2.3 磁场强度对共晶硅的影响 |
| 3.3 冷却速度对A356组织的影响 |
| 3.3.1 冷却速度对α-Al固溶体的影响 |
| 3.3.2 冷却速度对共晶硅的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 工艺参数对ZGMN13组织和性能的影响 |
| 4.1 实验方法 |
| 4.1.1 实验材料及制备 |
| 4.1.2 实验过程及参数 |
| 4.1.3 试样的制备及实验方法 |
| 4.2 冷却速度对ZGMN13组织的影响 |
| 4.2.1 冷却速度对平均晶粒尺寸的影响 |
| 4.2.2 冷却速度对析出碳化物的影响 |
| 4.3 冷却速度对ZGMN13性能的影响 |
| 4.3.1 冷却速度对热处理前后硬度的影响 |
| 4.3.2 冷却速度对热处理前后冲击韧性的影响 |
| 4.3.3 冷却速度对磨损性能的影响 |
| 4.3.4 冷却速度对拉伸性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 柔性金属型铸造衬板的模具设计 |
| 5.1 衬板结构及成型工艺分析 |
| 5.2 柔性金属型铸造衬板的成型方案 |
| 5.3 模具关键参数设计 |
| 5.3.1 成型系统的关键参数设计 |
| 5.3.2 励磁系统的设计 |
| 5.3.3 冷却系统的设计 |
| 5.4 模具工作原理 |
| 5.5 衬板成型数值模拟分析 |
| 5.5.1 模拟流程 |
| 5.5.2 模拟前处理 |
| 5.5.3 模型属性和模拟边界条件 |
| 5.5.4 模拟结果及分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）电场作用冷坩埚定向凝固Ni-25Al合金组织与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 Ni-25Al材料国内外研究进展 |
| 1.2.1 Ni-25Al晶体结构 |
| 1.2.2 合金化元素对Ni-25Al合金的作用 |
| 1.3 定向凝固技术 |
| 1.4 电场对凝固组织影响方面的研究现状 |
| 1.4.1 电场对金属与合金凝固组织的影响 |
| 1.4.2 电场对合金凝固性能的影响 |
| 1.5 本课题研究内容 |
| 第2章 实验材料及研究方法 |
| 2.1 研究方案与技术路线 |
| 2.2 合金制备 |
| 2.2.1 成分选择 |
| 2.2.2 合金的熔炼 |
| 2.3 电场作用定向凝固设备 |
| 2.3.1 设备主体系统 |
| 2.3.2 稳恒电流作用下的定向凝固实验方法 |
| 2.4 温度梯度的测定 |
| 2.5 定向凝固试样分析测试方法 |
| 2.5.1 组织分析 |
| 2.5.2 一次枝晶间距的测量方法 |
| 2.5.3 室温力学性能测试方法 |
| 2.5.4 断口形貌观察 |
| 2.5.5 透射电镜观察 |
| 2.6 电流作用下的物理模拟定向凝固实验方法 |
| 2.6.1 电流作用下的物理模拟定向凝固实验装置 |
| 2.6.2 直流电流作用下的物理模拟实验方法 |
| 第3章 定向凝固Ni-25Al合金组织与性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 冷坩埚定向凝固Ni-25Al合金制备及组织分析 |
| 3.2.1 铸态Ni-25Al合金的宏/微观组织 |
| 3.2.2 定向凝固Ni-25Al合金制备方法 |
| 3.2.3 定向凝固Ni-25Al合金宏观组织 |
| 3.2.4 定向凝固Ni-25Al合金微观组织 |
| 3.3 定向凝固Ni-20Al-10Fe-0.2B合金的制备及组织分析 |
| 3.3.1 铸态Ni-20Al-10Fe-0.2B合金的宏/微观组织 |
| 3.3.2 定向凝固Ni-20Al-10Fe-0.2B合金宏观组织 |
| 3.3.3 定向凝固Ni-20Al-10Fe-0.2B合金微观组织 |
| 3.4 力学性能分析 |
| 3.4.1 定向凝固Ni-25Al合金的性能 |
| 3.4.2 定向凝固Ni-20Al-10Fe-0.2B合金的性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 电场作用Ni-25Al包晶合金物理模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电场作用Ni-25Al包晶合金物理模拟 |
| 4.3 电场作用Ni-25Al包晶合金物理模拟结晶器的设计 |
| 4.4 Ni-25Al包晶合金模拟物的物理相似 |
| 4.4.1 电流对定向结晶过程的影响 |
| 4.4.2 电流对定向凝固包晶相生长过程的影响 |
| 4.4.3 电流对一次枝晶间距的影响 |
| 4.4.4 电流对生长速率的影响 |
| 4.5 电场对凝固过程影响机制 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 电场对定向凝固Ni-25Al合金组织与性能影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电场作用Ni-25Al合金定向凝固 |
| 5.3 电流强度对Ni-25Al合金凝固组织的影响 |
| 5.3.1 电流强度对Ni-25Al合金宏观组织的影响 |
| 5.3.2 电流强度对Ni-25Al合金微观组织的影响 |
| 5.4 电流强度对Ni-20Al-10Fe-0.2B合金凝固组织的影响 |
| 5.4.1 电流强度对Ni-20Al-10Fe-0.2B合金宏观组织的影响 |
| 5.4.2 电流强度对Ni-20Al-10Fe-0.2B合金微观组织的影响 |
| 5.5 电场影响的亚包晶合金定向凝固机制分析 |
| 5.5.1 电场对过冷度的影响机理 |
| 5.5.2 电流作用改变定向凝固枝晶间距的机理 |
| 5.6 力学性能分析 |
| 5.6.1 电场作用定向凝固Ni-25Al合金的性能 |
| 5.6.2 电场作用定向凝固Ni-20Al-10Fe-0.2B合金的性能 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）稳恒磁场下过共晶铝合金定向凝固组织调控机理及功能梯度材料制备的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 稳恒磁场对流动的影响 |
| 1.2.1 稳恒磁场抑制流动 |
| 1.2.2 稳恒磁场促进流动 |
| 1.3 稳恒磁场对取向的影响 |
| 1.4 稳恒磁场对固相颗粒的影响 |
| 1.4.1 均恒磁场对固相颗粒的影响 |
| 1.4.2 梯度磁场对固相颗粒的影响 |
| 1.5 稳恒磁场对相变的影响 |
| 1.5.1 稳恒磁场对固固相变的影响 |
| 1.5.2 稳恒磁场对固液相变的影响 |
| 1.6 合金凝固过程中的溶质偏析 |
| 1.6.1 微观偏析的研究现状 |
| 1.6.2 宏观偏析的研究现状 |
| 1.7 选题的意义与主要研究内容 |
| 第二章 实验设备与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验装备 |
| 2.3 定向凝固实验过程 |
| 2.4 试样的处理与分析 |
| 2.4.1 金相分析 |
| 2.4.2 初生相含量的测定 |
| 2.4.3 溶质含量分析 |
| 2.4.4 凝固分数计算 |
| 2.4.5 取向分析 |
| 第三章 磁场下热电磁效应的数值模拟 |
| 3.1 热电效应的数值模拟 |
| 3.1.1 基本假设条件 |
| 3.1.2 基本方程 |
| 3.2 磁场下热电效应的数值模拟 |
| 3.2.1 横向磁场下热电效应的数值模拟 |
| 3.2.2 纵向磁场下热电效应的数值模拟 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 横向磁场对铝合金定向凝固组织的影响 |
| 4.1 实验结果 |
| 4.1.1 横向磁场下柱状初生相合金的凝固组织 |
| 4.1.2 横向磁场下颗粒状初生相合金的凝固组织 |
| 4.2 分析讨论 |
| 4.2.1 横向磁场下热电磁流动对径向偏析的影响 |
| 4.2.2 横向磁场下热电磁流动和热电磁力的耦合作用对径向偏析的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 纵向磁场对铝合金定向凝固组织的影响 |
| 5.1 纵向磁场对柱状初生相合金宏观偏析的影响 |
| 5.2 纵向磁场对颗粒状初生相合金宏观偏析的影响 |
| 5.3 纵向磁场对初生相形貌的影响 |
| 5.4 纵向磁场对初生相取向的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 纵向磁场对铝合金定向凝固组织的影响机理 |
| 6.1 纵向磁场下热电磁流动的数值模拟 |
| 6.1.1 纵向磁场下Al-Cu合金凝固界面附近热电磁流动 |
| 6.1.2 纵向磁场下Al-Si合金凝固界面附近热电磁流动 |
| 6.2 纵向磁场下初生相轴向偏析的形成机理 |
| 6.2.1 纵向磁场下重力对初生相梯度分布的影响 |
| 6.2.2 纵向磁场下温度分布对初生相梯度分布的影响 |
| 6.3 纵向磁场下初生相径向偏析的形成机理 |
| 6.4 纵向磁场下定向凝固参数对初生相梯度分布的影响 |
| 6.5 纵向磁场下等轴晶和取向功能梯度材料的制备 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间公开发表的论文及申请的专利 |
| 致谢 |
（9）Al/Cu双金属复层材料界面扩散行为及微观组织演变（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 Al/Cu双金属复层材料 |
| 1.1.1 特点与应用 |
| 1.1.2 制备方法 |
| 1.2 Al/Cu双金属复层材料界面研究概况 |
| 1.2.1 界面研究内容 |
| 1.2.2 界面结合机理 |
| 1.2.3 界面扩散反应及控制 |
| 1.3 同步辐射成像技术在金属材料领域中的应用 |
| 1.3.1 同步辐射光源 |
| 1.3.2 同步辐射成像技术 |
| 1.3.3 同步辐射成像技术的应用 |
| 1.4 本文主要研究思路与内容 |
| 2 样品制备与实验方法 |
| 2.1 实验材料选择 |
| 2.2 同步辐射X射线成像实验 |
| 2.2.1 SSRF-BL13W1线站介绍 |
| 2.2.2 同轴相衬成像原理 |
| 2.2.3 凝固装置 |
| 2.2.4 同步辐射成像实验 |
| 2.3 静态扩散热处理实验 |
| 2.3.1 扩散偶样品制备 |
| 2.3.2 扩散热处理实验 |
| 2.4 微观组织结构表征 |
| 3 Al/Cu液态-固态界面扩散及组织演变研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 液态-固态适度扩散与亚共晶凝固成像 |
| 3.2.1 实验过程 |
| 3.2.2 成像图灰度值的提取与EPMA测量 |
| 3.2.3 凝固过程中富Al侧枝晶生长 |
| 3.2.4 熔化过程中扩散系数计算 |
| 3.3 液态-固态充分扩散与过共晶凝固成像 |
| 3.3.1 实验过程 |
| 3.3.2 熔化过程界面相互扩散侵蚀动力学 |
| 3.3.3 凝固过程界面微观组织形成及演变 |
| 3.3.4 初生Al_2Cu相的生长行为 |
| 3.4 液态-固态过度扩散与金属间化合物凝固成像 |
| 3.4.1 实验过程 |
| 3.4.2 扩散和凝固过程的动态成像 |
| 3.4.3 气泡的形成及演变过程 |
| 3.4.4 界面微观组织确定及演变过程 |
| 3.4.5 IMCs层生长动力学 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Al/Cu半固态-固态界面扩散及组织演变研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同温度下半固态-固态扩散与凝固成像 |
| 4.2.1 实验过程 |
| 4.2.2 升温-保温过程扩散溶解 |
| 4.2.3 550℃下界面凝固组织演变 |
| 4.2.4 620℃下界面凝固组织演变 |
| 4.3 重力因素对半固态-固态扩散与凝固的影响 |
| 4.3.1 实验过程 |
| 4.3.2 上/下结构样品扩散前沿演变 |
| 4.3.3 上/下结构样品凝固微观组织演变 |
| 4.3.4 左/右结构样品扩散前沿与凝固微观组织演变 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Al/Cu固态-固态界面扩散及组织演变研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 界面结构及IMCs的确定 |
| 5.2.1 IMCs层界面形貌特征 |
| 5.2.2 IMCs层相确定 |
| 5.2.3 IMCs层纳米压痕硬度 |
| 5.3 IMCs层生长热-动力学行为 |
| 5.3.1 生长动力学 |
| 5.3.2 先析相确定 |
| 5.3.3 相生成次序确定 |
| 5.4 IMCs的形成及演变机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）电磁场诱导熔体流动影响二元合金凝固组织的规律和机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 稳恒磁场对定向凝固组织影响 |
| 1.2.1 电磁制动对凝固组织影响 |
| 1.2.2 热电磁效应对凝固组织影响 |
| 1.3 电流对定向凝固组织影响 |
| 1.3.1 电流对凝固组织的影响机制 |
| 1.3.2 电场作用于定向凝固过程 |
| 1.4 电磁复合场对定向凝固组织的影响 |
| 1.4.1 直流电流与稳恒磁场复合 |
| 1.4.2 交变/脉冲电流与稳恒磁场复合 |
| 1.5 本工作的目的、意义及研究内容 |
| 第二章 实验设备与方法 |
| 2.1 研究对象及实验设备 |
| 2.1.1 研究对象 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 实验过程 |
| 2.2.1 合金熔配与试样制备 |
| 2.2.2 横向稳恒磁场下Cz法与Bridgman法定向凝固实验 |
| 2.2.3 温度梯度测定方法 |
| 2.2.4 组织表征及性能检测方法 |
| 第三章 电磁场诱导受迫流动对二元合金定向凝固过程影响的数值模拟 |
| 3.1 二元合金定向凝固过程数值模型的建立 |
| 3.1.1 基本假设条件 |
| 3.1.2 控制方程 |
| 3.1.3 物性参数的选择 |
| 3.1.4 模型边界条件和初始值 |
| 3.1.5 计算域网格划分以及时间步长选择 |
| 3.1.6 本文所使用的计算方法 |
| 3.1.7 二元合金定向凝固过程模拟模型的建立 |
| 3.2 内生热电流的测定与计算 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 内生热电流计算 |
| 3.3 稳恒磁场下定向凝固过程中热电磁力/对流的模拟 |
| 3.3.1 热电磁力及热电磁对流的公式推导 |
| 3.3.2 热电磁对流及其对溶质分布影响的模拟 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 热电磁对流对二元合金Bridgman法和CZ法定向凝固组织的影响 |
| 4.1 热电磁对流对Bridgman法定向凝固组织的影响 |
| 4.1.1 金相组织 |
| 4.1.2 枝晶间距 |
| 4.1.3 成分分布 |
| 4.1.4 温度梯度 |
| 4.1.5 机制解释 |
| 4.1.6 数值模拟验证 |
| 4.2 热电磁对流作用时间对Bridgman定向凝固组织的影响 |
| 4.2.1 磁场作用不同时间 |
| 4.2.2 不同抽拉速度 |
| 4.2.3 数值模拟验证 |
| 4.3 热电磁对流对Cz法定向凝固的影响 |
| 4.3.1 试样外形 |
| 4.3.2 微观组织 |
| 4.3.3 结果与讨论 |
| 4.3.4 结论 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 电磁场诱导单向对流对二元合金定向凝固组织的影响 |
| 5.1 直流电流引入带来变量的可忽略性 |
| 5.1.1 感生磁场 |
| 5.1.2 焦耳热 |
| 5.1.3 直流电流对凝固组织影响 |
| 5.2 外加电流与内生热电流的等效性 |
| 5.2.1 金相组织 |
| 5.2.2 成分分布 |
| 5.2.3 机制解释 |
| 5.2.4 数值模拟验证 |
| 5.3 不同受迫流动量级对定向凝固组织影响 |
| 5.3.1 金相组织 |
| 5.3.2 枝晶间距 |
| 5.3.3 成分分布 |
| 5.3.4 数值模拟验证 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 电磁场诱导周期反向流动对二元合金定向和半连铸凝固组织的影响 |
| 6.1 脉冲电流引入带来变量的可忽略性 |
| 6.1.1 感生磁场与电场的可忽略性 |
| 6.1.2 焦耳热 |
| 6.1.3 集肤层厚度 |
| 6.1.4 脉冲电流对凝固组织影响 |
| 6.2 电磁振荡作用下受迫流动的解析解和数值模拟 |
| 6.2.1 解析解 |
| 6.2.2 数值模拟验证 |
| 6.3 定向凝固实验 |
| 6.3.1 实验结果 |
| 6.3.2 模拟结果 |
| 6.3.3 分析与讨论 |
| 6.4 半连铸实验 |
| 6.4.1 实验方法 |
| 6.4.2 实验结果 |
| 6.4.3 模拟结果 |
| 6.4.4 分析与讨论 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 本论文创新点 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间申请的专利 |
| 作者在攻读博士学位期间骨干参与的科研项目 |
| 致谢 |
四、Effects of thermoelectric-magneto convection on the solidified microstructures of Al-4.5%Cu alloy（论文参考文献）
- [1]电磁冶金技术研究新进展[J]. 任忠鸣,雷作胜,李传军,玄伟东,钟云波,李喜. 金属学报, 2020(04)
- [2]磁场对铝合金激光焊接熔池流动及凝固组织影响的试验与数值研究[D]. 曹龙超. 华中科技大学, 2019
- [3]金属材料凝固过程研究现状与未来展望[J]. 翟薇,常健,耿德路,魏炳波. 中国有色金属学报, 2019(09)
- [4]热电磁效应对钢凝固中柱状晶向等轴晶转变和凝固缩孔的影响[D]. 侯渊. 上海大学, 2019(03)
- [5]柔性金属型铸造技术及其凝固组织和性能研究[D]. 郭美肖. 北京交通大学, 2019(01)
- [6]电场作用冷坩埚定向凝固Ni-25Al合金组织与性能研究[D]. 王国田. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [7]稳恒磁场下过共晶铝合金定向凝固组织调控机理及功能梯度材料制备的研究[D]. 胡少东. 上海大学, 2018(06)
- [8]强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备[J]. 王强,董蒙,孙金妹,刘铁,苑轶. 金属学报, 2018(05)
- [9]Al/Cu双金属复层材料界面扩散行为及微观组织演变[D]. 曹飞. 大连理工大学, 2018(02)
- [10]电磁场诱导熔体流动影响二元合金凝固组织的规律和机制研究[D]. 沈喆. 上海大学, 2018(06)