压力对Ti-Al合金快速凝固过程影响的分子动力学模拟

利用Zope和Mishin提出的Ti-Al势函数形式,采用嵌入原子势描述原子间的相互作用,选取含25％Al原子的Ti-Al无序固溶体为研究对象,开展在两种给定降温速率和不同压力条件下Ti-Al合金快速凝固过程的分子动力学模拟.分析降温过程中体系平均原子能量、平均原子体积、径向分布函数和H-A键对比例的变化规律.从不同角度考察Ti-Al合金快速凝固形成晶态和非晶态合金的过程.研究压力对Ti-Al合金固溶体快速凝固过程及其产物的影响,结果表明:增大压力会减小平均原子体积,降低平均原子能量,同时提高晶化温度或玻璃转化温度.     

细晶态FGH96热成型时的流动行为研究

 通过热模拟试验,对细晶态FGH96 合金的高温流动特性进行了研究,分别从宏观和微观上对影响FGH96 流动特性的因素(变形温度、变形速率和变形程度以及Z 因子和动态再结晶晶粒尺寸等) 作了系统分析。结果表明:变形温度、变形速率和变形程度对流动应力和再结晶晶粒尺寸均有不同程度的影响。在此基础上,建立了细晶态FGH96 合金热成型时的本构模型,该模型充分考虑了变形温度、变形速率和变形程度对流动应力的影响,这对FGH96 合金热成型过程的数值模拟和热力参数的合理制订具有重要意义。     

Zr对Ti3Al基金属间化合物TLP扩散焊接头组织性能的影响

采用TiZrNiCu非晶态箔状钎料过渡液相(TLP)扩散连接Ti3Al基金属问化合物,通过对接头的力学性能及微观结构的分析,研究了中间层合金TiZrNiCu中Zr元素对Ti3Al基金属间化合物,TLP扩散连接接头组织和性能的影响规律和机理.结果表明,在连接工艺相同条件下,随着中间层合金中添加元素Zr含量减小,Ti3Al基TLP扩散焊接头强度增大;通过延长后续扩散处理时间,可以减小Zr元素对接头组织性能的不利影响.     

NiTi合金的相变-塑性统一本构模型与数值算法

为了准确描述NiTi形状记忆合金的相变与塑性力学行为,基于不可逆热力学理论框架并假定两个内变量分别表征合金变形过程中的相变与塑性行为,推导出其相变、塑性的主控方程,总结两阶段的主控方程,构建出NiTi合金动态加载过程中的相变-塑性统一本构模型。采用半隐式应力积分算法对非弹性应变增量进行更新,通过FORTRAN语言将所提出的宏观唯象本构模型进行了数值程序实现。对比模拟与实验结果验证了该本构模型的合理性,发现该模型能够准确描述NiTi合金随着载荷增加而出现的母相弹性、马氏体相变、马氏体弹性与马氏体塑性流动等不同变形阶段,对于不同应变率动态加载下的应力-应变行为该模型也可较理想地描述。     

基于ANN的FGH96合金热变形行为的模拟电路模型

在锻造领域,多采用数字模型进行工艺设计和过程控制,但数字模型无法完成材料成形过程的实时控制。因此,有必要建立一种适合于实时控制的材料动态流动行为模型,以提高生产效率和锻件质量。通过热模拟试验,对细晶态FGH96合金的高温流动特性进行了研究,用BP（Back Propagation）网络建立了FGH96合金热变形行为的人工神经网络模型,根据电模拟理论,利用模拟电路的快速反应与易于控制等特点,建立了基于ANN的FGH96合金的模拟电路模型。测试结果表明,所建立的ANN模型和模拟电路模型均具有较高的预测精度,能很好地反映材料热成形过程的动态流动行为,可用于材料热成形过程的实时控制。     

非晶态合金压力敏感元件和传感器

 本文对非晶态合金压力敏感元件和传感器的最新发展进行了综合评述。按照所利用的物理效应,把已开发的非晶态合金压力敏感元件划分为三类;超声传播效应,电阻-应变效应和应力-磁效应。在有关镍基应变计型压力敏感元件的讨论中,包括了作者参加的课题组的有关工作。     

时效对亚共析CuAlBe形状记忆合金的影响

通过对200-400℃范围内时效试样进行相变点测量和OM,SEM,XRD分析,对亚共析成分的CuAlBe形状记忆合金的热稳定性进行了系统研究。结果表明:在200-300℃温度范围短时间时效,合金的相变温度由于有序化过程的进一步进行而上升;在200-300℃温度范围长时间时效或300％以上温度时效,合金的相变温度明显下降,其原因是平衡相α和非平衡相α在合金中析出。     

Mg-4．9Zn-0．9Y-0．7Zr合金板材组织及力学性能的研究

利用铸锭冶金的方法制备了Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr合金及对比合金Mg-4.9Zn-0.7Zr,研究了Y元素的添加对合金组织性能的影响.通过XRD对合金进行了物相分析,运用SEM观察了元素Y对合金铸态组织的影响,通过EDAX,TEM技术对第二相化学成分及形貌进行了分析.研究结果表明:Y是Mg-Zn-Zr镁合金强韧化的有效元素,Y的加入使得合金中生成大量Mg3Zn6Y相.在热轧过程中,Mg3Zn6Y相被破碎成大量弥散细小的质点,这些小质点严重阻碍了位错,从而提高了合金在室温下的抗拉强度及屈服强度,同时合金仍然保持着良好的塑性.     

GH600合金薄板成形极限研究

通过实验,获得了GH600合金薄板的成形极限图(FLD),建立了其成形极限图的函数模型,并将实验基础上获得的FLD函数模型与专用有限元软件DYNAFORM中利用Keeler公式自动生成的FLD作为模拟时破裂的判据,模拟研究了GH600合金筒形件的拉深和杯突实验过程,将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明:利用Keeler公式自动生成的成形极限图与实验获得的FLD数据差别较大,实验获得的FLD作为DYNAFORM模拟时的破裂判据,能更准确的预测GH600合金薄板成形过程中的破裂问题。实验所得成形极限图(FLD)和所建立的函数模型为该类板材成形过程的数值模拟提供了重要的依据。     

Zr含量对Mg-Zr粉末冶金阻尼合金材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了Mg-x％ Zr阻尼合金(x=0.6,1.5,2.5,5,质量分数,下同),通过三点弯曲测试和DMA技术等手段研究了Zr含量对Mg-Zr合金的组织、力学性能和阻尼性能的影响.结果表明,随着Zr含量增加,组织演变为条带状结构,同时在晶界及晶内出现点状颗粒,晶粒更加细化.Mg-x％ Zr阻尼合金的致密度...     

基于水膜流动与耦合传热的翼型防/除冰计算

针对飞行器防/除冰过程中翼面上空气-水膜-冰层-机翼之间的耦合传质传热现象,建立了一种基于水膜流动与耦合传热模型的翼型防/除冰数值模拟方法。基于Myers水膜流动模型建立了防/除冰热载荷作用下翼面溢流水流动、积冰及内部温度分布的数值计算理论。对于翼型及冰层内的传热现象,利用焓理论及有限体积法建立了复杂多层结构传热的数值模拟方法,对于冰层相变过程,提出了一种基于焓理论的相变修正方法以考虑相变潜热对温度变化的影响。最终实现了翼型防/除冰过程的耦合计算,结果表明:通过结合不同界面处的传热边界条件和考虑了相变潜热效应的焓理论对水膜流动与翼型/冰层传热模型进行耦合求解,能够对翼型/冰层内温度分布进行准确计算,可实现对翼型防/除冰过程中溢流水流动及积冰特性的有效预测与分析。      

高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类。结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏。此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素。在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区。高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中Zr-SiO4颗粒反应三个阶段。反应过程中型芯存在局部液化现象。K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物。反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯。     

非晶态Co_(90-x)T_xZr_(10)合金的热稳定性研究

非晶态合金材料有许多优异的特性,适合于制作多种敏感元件和传感器。近十年来,利用非晶态合金材料制作的各种敏感元件和传感器得到迅速发展,磁场敏感元件和磁强计是其中一个重要方面。由后过渡金属(Fe、Co、Ni)和前过渡金属(Zr、Nb、…)组成的非晶态合金是一类重要的软磁材料,但是目前国内外有关利用这类材料制作磁场敏     

Al-Li合金中超点阵相的研究

 用常规透射电子显微术(TEM)、高分辨电子显微术(HREM)、点阵象模拟和动力学衍身模拟技术研究了Al-2.54Li-1.24Cu-1.01Mg-0.13Zr(AA8090)中的超点阵相。结果证实了Al_3Li和Al_3Zr相的晶体结构符合Silcock提出的模型,并发现,Al-Li-Cu-Mg-Zr合金中同时存在Al_3Zr、Al_3Zr相和Al_3Li/Al_3Zr共生体。在纯二元Al-Li合金中,Al_3Li相主要在淬火过程中调幅分解;在多元合金中,Al_3Li相以第二相质点为核心的析出也是一种重要的形式。     

气氛对紫外激光非晶合金盲孔加工性的影响研究

为了获得不同气氛对紫外激光加工非晶合金盲孔的质量和效率的影响,采用波长355nm的纳秒激光对Zr–Cu非晶合金进行同心圆式旋切法盲孔加工试验,利用光学显微镜、扫描电镜、激光共聚焦显微镜等仪器对盲孔的显微形貌、粗糙度和加工效率进行了测试。结果表明,气氛的压力和种类影响着盲孔的底面形貌、加工质量和效率。气氛压力越小,盲孔底面粗糙度越低,材料的去除效率越高;相对于氮气、空气中的加工,氧气中表面粗糙度最小,且材料去除率最高。另外,加工表面未出现晶化现象,说明在一定激光参数下紫外纳秒激光可以实现非晶态合金的无晶化加工。     

气凝胶骨架固相热导率的分子动力学模拟

基于分子动力学理论和模拟的算法,构建了非晶态二氧化硅模型以及初级粒子模型,研究了外界环境条件和气凝胶内部结构的变化对气凝胶固相热导率的影响规律。得到了300、500、800、1200K四种环境温度下二氧化硅气凝胶材料的固相热导率,材料的固相热导率随着环境温度上升略有增加。同时探讨了初级粒子内部缺陷对骨架固相热导率的影响,一定孔隙率范围内,随着孔隙率的增加材料的固相热导率降低,当孔隙率逐渐增加至0.26后,模型能够很好地表征实际情况。所建立的非晶态气凝胶模型及算法对该类材料的微尺度传热分析及结构设计具有借鉴价值。      

用SAXS研究锂对7000系铝合金相变动力学的影响

 为了深入了解锂对7000系铝合金的影响,以获得优良性能含锂超高强铝合金,对含锂7000系铝合金进行了研究。采用小角X射线散射（SAXS）实验方法对7000系及含锂的7000系铝合金进行相变动力学研究,得出了析出相颗粒尺寸和体积分数。根据获得的这些数据进一步确定成核、长大和相变3个阶段的激活能。结果表明：含锂合金的析出相长大和粗化进程比无锂合金更加缓慢;含锂合金的成核激活能小于无锂合金,长大激活能和相变激活能都大于无锂合金,说明含锂合金析出相成核容易,长大和整个相变过程都比无锂合金困难。     

ICP-AES法测定钛基复合材料中的Sn, Zr, Nb, Ta, Nd和Fe的研究

采用ICP-AES法对钛基复合材料中的合金元素Sn,Zr,Nb,Ta,Nd,Fe的测定进行了研究,着重进行了基体元素及待测元素Sn,Zr,Nb,Ta,Nd,Fe之间干扰试验及各元素在测定浓度范围内的线性相关性试验,进行了酸度试验及Ta,Nb,Zr的酸不溶试验,测定了钛基复合材料中上述六元素的含量,得到了较好的精密度和准确度.方法简便可靠,可获得满意的分析结果.     

高温相变单元管蓄热过程数值模拟

对以高温共晶盐 Li F-Ca F2 为相变材料 (PCM)和以干空气为工质的相变蓄热系统 ,采用焓方法建立了以控制体单元为对象的单管相变蓄热模型。在模拟空间站太阳能吸热 /储热器轨道运行参数下进行了数值计算。计算结果与地面模拟试验数据进行了比较 ,吻合良好。     

一种新型材料的电阻器和电位器

在航空仪表上使用的电阻器和电位器,要求具有电阻温度系数低,对铜热电势小,电阻率大,耐磨等性能。非晶态Ni-Si-B具有较优越的条件,其微观结构的基本特征是原子在空间排列不具有周期性和对称性;原子的排列无长程序,只有几个原子间距范围内有短程序;无晶态金属所具有的滑移面;晶界等。利用非晶态Ni-Si-B合金研制电位器,在电阻温度系数,电阻率,耐磨等性能方面比碳膜电位器优越。