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凝固过程液相区内晶体形成的模拟研究

一、前言 在铸件和铸锭的凝固组织中,通常存在着图1所示的三个晶区:表面细晶区(激冷区)、柱状晶区和中心等轴晶区〔‘,。不同的晶粒形态对应于不同的性能,因此晶粒形态的控制是一个受到广泛重视的课题。然而至今人们对柱状晶向等轴晶转变这一问题的认识还不完善,远远不能作到对其转变位置的定量预测和控制。近年来的研究表明〔“,吕〕,柱状晶向等轴晶的转变是由:在中心液相区内形成晶核;晶核在柱状晶前沿长大而阻止柱状晶的生长,等两个过程所决定。液相内形核是发生柱状晶向等轴晶转变的必要条件,对此已提出许多机理‘4,。最早Chalmers等以成分过冷理论为基础,提出了柱状晶前沿液相成分过冷区内非自发形核理论‘“,。由于这一理论缺乏实验依据和充分的理论证明,很少为人接受。随后Chalmers接受了Gender:早期的思想,提出激冷区内形成的晶核卷入并增殖的理论〔4〕。此外,Jackson等提出枝晶熔断理论〔“,;Southin提出“晶雨”理论〔7,;大野...  (本文共8页) 阅读全文>>

《金属学报》1988年06期
金属学报

铸锭凝固过程中的对流及液相区成分变化的模拟实验研究

在传统的凝固过程研究中,通常把液相区的成分看成是均匀的.产生这种观点的基础是对液相区内的对流作了简单的假设,认为液相区内液体的混合是充分的.然而这一认识至今没有人作过认真地论证和研究.本课题拟选用对流规律与碳钢相似的NH‘Cl水溶液〔1〕模拟研究凝固过程中液相区的对流规律和成分变化以及合金成分的影响.仁的lant1实验方法 实验所用铸型如图1所示,型腔尺寸为sx60xl60mm.铸型前后两面用有机玻璃制成,左右两侧及底部为Cu壁冷却室.冷却液在液压泵的作用下在冷却室和制冷槽之间循环,使型内的溶液按顺序凝固.冷却液为液氮制冷的酒精,温度可控制和调节.铸型的背面装有注射针头,可向型内注人染色液,并可从型内取样进行成分分析.用镍铬一镍硅热电偶测定温度.Co日i闪‘:怕m卜叶SCO以己nt 图1铸型结构示意图Fig.1 Seheme of the moldB 380金属学报24卷 实验主要选用30%NH‘Cl水溶液,其液相线温度为32℃...  (本文共6页) 阅读全文>>

《低温与超导》2005年02期
低温与超导

氦-3状态方程研究进展 第二部分:正常液相区和气体区以及全区间状态方程

1介绍液态和气态氦的两种同位素(4He和3He)是获得极低温条件的必要制冷剂,拥有宽温度和压力范围内3He的详细热力参数数据对进行极低温基础科学研究和制冷特性研究是至关重要的。虽然有关3He状态方程的实验和理论研究工作早在上个世纪中期就已展开,其中有部分学者提出了局部液体区和低温气体区的半经验关联式。但遗憾的是,所有有关3He的数据和理论模型等都散布于早期的文献中,至今尚缺乏一个热力学统一的解析形式状态方程,来准确描述1K左右到室温300K温区的3He热力学性质。近几十年来,不同领域的研究者对3He的热力学和传输性质产生了浓厚的兴趣,和3He直接相关的两个研究课题已分别于1996年和2003年获得诺贝尔物理学奖。在国家自然科学基金项目(50376055)的支持下,我们开展了3He热物性和传输性质的整合工作,意在探求一个精确的状态方程,,建立3He热物性和传输性质数据库。目前已经完成了全面的文献调研工作,获得了包括P-V-T数据、...  (本文共6页) 阅读全文>>

《材料与冶金学报》2012年02期
材料与冶金学报

CaO-SiO_2-FeO_x-MgO氧化物体系液相区及相关系计算

渣化处理是垃圾焚烧底灰无害化和资源化的一种处理技术.在1 300℃以上高温条件下,底灰中有机物发生热分解、燃烧及气化,而包括大部分重金属盐类在内的无机物则熔融形成玻璃质熔渣,大大降低其浸出可能性.经过渣化处理,不仅实现焚烧底灰高效减容、金属回收,而且稳定的熔渣还可作为路基材料,得到有效利用[1].垃圾焚烧底灰的氧化物组分主要包括CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO及Na2O等六组分,共占焚烧底灰总量的90%以上.表1为来自荷兰罗曾堡市Afvalverwerking Rijnmond(AVR)垃圾焚烧厂底灰的氧化物组分[2].这些氧化物组分直接影响着焚烧底灰渣化处理中玻璃相的形成,同时对于保证重金属牢固束缚和低浸出都具有重要影响.因此,对该六元氧化物体系平衡相关系及液相线的研究对于准确描述底灰的渣化过程与机制、以及所得熔渣的物理化学性质具有重要科学价值,是不可或缺的基础热力学数据[3~5].然而,文献调研表明,关于该六...  (本文共5页) 阅读全文>>

《华中科技大学学报(自然科学版)》2008年06期
华中科技大学学报(自然科学版)

激光冲击过程中液相区流体力学模型及仿真

激光冲击处理(LSP)能改善材料的局部重点疲劳区的应力状况和材料的强度,提高材料的抗疲劳、磨损和应力腐蚀等性能[1,2];从而提高使用寿命、安全性及可靠性.近年来,国内外学者对LSP相关方面的研究主要集中在:激光种类及能量的使用及选择;对约束层和涂层的使用及选择;冲击材料的力学效应及热效应,在材料中产生的诱导冲击波的模型及应力和应变的有限元仿真;以及冲击产生的等离子体(羽)等方面.由于激光冲击时,涂层(材料)表面温升速度很大,并在短时间内迅速融化和汽化,因此在研究光斑尺寸在mm级即mmLSP时,都忽略了液相的存在.但是对金属微结构的LSP,必须将激光的光斑尺寸限制在μm尺度上,即μLSP.特别是在有约束层的情况下,涂层表面的温度不会像激光直接烧蚀那样高,因此有必要研究在某些情况下可能出现的液相区对μLSP效果的影响.本研究在已有研究基础上,根据流体动力学理论,研究了激光照射靶材过程中液相区的物理过程和理论模型,并进行了仿真计算....  (本文共4页) 阅读全文>>

《工程热物理学报》2009年11期
工程热物理学报

飞机结冰过程的传热研究

、、...2、l、eej9自gJJ任Z下.、l了...、门︸︸︸门︸里一入们护.一a口一(0引言在现行的CFD预测飞机结冰的研究中,对于结冰表面热力学过程的描述,多数均采用了简单基于热量平衡的Messinger模型[l]。但研究发现,采用该模型计算所得到的霜冰外形与试验结果吻合较好,而对于明冰和混合冰的预测则与试验结果有着较大的差异医3]。为了适应不同条件特别是大尺度过冷水滴结冰的预测要求,本文在液/固相变传热研究的基础上,建立了一种较为通用的结冰传热模型。1模型的构建为了使模型具有通用性,本文以固/液共存条件下,液/固、液/气双界面同时移动的结冰过程作为研究对象,并将该类结冰定义为湿模式结冰,而将仅存空气/冰层单界面的结冰过程定义为干模式结冰。为简化问题,作如下假设:(l)忽略过冷水滴的撞击、溢流及脱落;(2)固、液相区为准稳态导热控制。根据上述假设,湿模式结冰的一维相变传热过程可描液相区:液/固相界面:。、场华一、、肇一、二...  (本文共3页) 阅读全文>>