王同敏
,
姚山
,
张兴国
,
金俊泽
,
M Wu
,
A Ludwig
,
B Pustal
,
A Bührig-Polaczek
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.06.005
基于Eulerian-Eulerian方法和体积元平均技术,建立了模拟等轴球晶凝固过程的液、固、气三相流模型.液、固两相处理成相互分离、相互扩散的介质,气相与液、固两相只存在热量及动量的相互作用,三相(凝固前)作为自由流体共享一个统一的压力场.分别求解三相的质量、动量、溶质、热焓守恒方程;相间的热量交换和摩擦拖拽以及液/固界面上的溶质再分配和凝固潜热释放,通过定义对应守恒方程的源项和交换项而加以考虑;另外,单独求解一个晶粒密度守恒方程.晶粒的形核生长(相变)也加以模型化并体现在对应的源项中,模型中所用的密度定义为溶质与温度的函数,因此可综合考虑热溶质对流、晶粒运动及凝固收缩所引起的补缩流动.凝固过程的体积收缩及补缩流动将体现在气/液自由表面的波动上.
关键词:
热溶质对流
,
补缩流
,
晶粒运动
,
三相流
,
数值建模
侯忠霖
,
姚山
,
王廷利
,
张兴国
,
金俊泽
材料热处理学报
针对水冷金属界面换热系数影响因素多,测量与求解难的问题,以温度场数学模型为基础,以实测温度曲线为基准,通过数值模拟迭代计算和自动寻优,实现了铝合金水冷界面换热系数随温度变化定量关系的反求.反求得到的铝合金换热系数结果表明:在浸入式水冷过程中,铝合金界面换热系数随表面温度由低到高呈现出先升后降的单峰形状特征,降低冷却水的温度会使换热系数的峰值点升高,但不会改变峰值点出现的温度范围,换热系数的最大值出现在200～230℃.金属与冷却水之间热交换的强度主要取决于界面温度,将界面温度控制在200～230℃会使强化传热效果达到最佳.
关键词:
铝合金
,
换热系数
,
热流密度
,
反求法
侯忠霖
,
姚山
,
李婷
,
沙明红
材料热处理学报
研究分析了不同保温温度、冷却水温等条件对铝合金等轴晶形核率、柱状晶形核率、柱状晶向等轴晶转变(CET)位置的影响规律.试验结果表明:降低保温温度、升高冷却水温,会增大等轴晶区的面积；降低冷却水温、降低保温温度会增大铸件柱状晶和等轴晶的形核率.还根据获得的CET位置实验结果,讨论了国内外文献提出的CET位置判据对本研究的适用性,并针对本文的实验条件,提出了具有更高预测精度的CET转变判据.
关键词:
铝合金
,
凝固
,
柱状晶向等轴晶转变(CET)
,
判据
史淑艳
,
郝海
,
张兴国
,
房灿峰
,
姚山
,
金俊泽
稀有金属材料与工程
运用有限差分法,对超轻Mg-Li合金(LA141)板坯直冷连铸过程温度场进行数值模拟,根据实际过程的物理现象以及文献资料确定包括一冷区、二冷区在内的边界条件,并且考虑底模与铸坯之间随着铸坯的变形而引起的换热系数的变化.通过计算铸坯内温度场的分布,固-液界面的形状和位置,分析各种铸造参数,包括浇注温度、冷却水量、铸造速度等对连铸过程的影响.另外也比较了在同等铸造条件下LA141铸坯和AZ31铸坯铸造过程中凝固前沿的形状.
关键词:
超轻镁合金
,
直冷连铸
,
板坯
,
温度场
,
数学模型
毛庆凯
,
姚山
,
杨通
,
李鑫
机械工程材料
用胶粘剂把表面粗糙度不同的金属进行粘合,通过拉剪试验测得了金属/胶粘剂的界面拉伸剪切强度,并通过建立微观界面的粘着摩擦模型,结合微观观察分析了吸附作用、扩散作用、机械阻力和缺口效应四个因素在不同粗糙度范围内对拉伸剪切强度的作用机理.结果表明:当金属表面粗糙度足够小时,吸附和扩散作用为主要影响因素,金属/胶粘剂的界面拉剪强度随表面粗糙度的增大而快速减小;表面粗糙度增大后,机械阻力起主要作用,界面拉剪强度也随之增大,增大至8 MPa附近后又慢慢减小,这是由越来越明显的缺口效应引起的.
关键词:
表面粗糙度
,
拉剪强度
,
金属
,
胶粘剂
姚山
,
王廷利
,
侯忠霖
,
郝海
,
金俊泽
钢铁
连铸坯内部的中心缩松和中心偏析是影响铸坯内部质量的主要缺陷,在凝固末端位置实施轻压下技术,是降低这类缺陷产生的重要手段.建立轻压下对中心缺陷作用的数学模型,可以定量地评价轻压下的作用,合理地确定轻压下的位置,科学地指导和制定轻压下工艺.在金属凝固过程热力模型和缩孔缩松传统预测判据的基础上,提出了轻压下对连铸坯中心缺陷作用的量化模型,通过与传统的Niyama缩松判据进行对比研究发现,提出的轻压下对连铸坯中心缺陷作用的量化模型可以定量评价糊状区压力状态和流动状态对中心缺陷的直接影响,克服了Niyama判据无法考虑流动和压力作用的不足.
关键词:
连铸
,
凝固
,
轻压下
姚山
,
王廷利
,
侯忠霖
,
郝海
,
金俊泽
钢铁
连铸坯内部的中心缩松和中心偏析是影响铸坯内部质量的主要缺陷，在凝固末端位置实施轻压下技术，是降低这类缺陷产生的重要手段。建立轻压下对中心缺陷作用的数学模型，可以定量地评价轻压下的作用，合理地确定轻压下的位置，科学地指导和制定轻压下工艺。在金属凝固过程热力模型和缩孔缩松传统预测判据的基础上，提出了轻压下对连铸坯中心缺陷作用的量化模型，通过与传统的Niyama缩松判据进行对比研究发现，提出的轻压下对连铸坯中心缺陷作用的量化模型可以定量评价糊状区压力状态和流动状态对中心缺陷的直接影响，克服了Niyama判据无法考虑流动和压力作用的不足。
关键词:
连铸;凝固;轻压下
王兰馨
,
温斌
,
姚山
稀有金属材料与工程
采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA),用虚拟晶体近似(VCA)的方法建立晶体结构模型,计算了高熵合金AlCoCrCuFeNi在不同压力影响下的结构性能,弹性能及压力作用下的结构相变.计算结果表明,随着压力的增大,高熵合金AlCoCrCuFeNi的晶格常数减小而密度增大.高熵合金AlCoCrCuFeNi只在fcc结构下才符合力学稳定性条件,而在bcc结构下不符合,体积模量随压力的增大而增大.高熵合金AlCoCrCuFeNi大约在21 820 GPa压力下会由fcc结构转变为bcc结构.
关键词:
高熵合金
,
密度泛函理论
,
结构相变
王兰馨
,
姚山
,
温斌
稀有金属材料与工程
采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA),用虚拟晶体近似(VCA)的方法建立晶体结构模型,计算了高熵合金A1CoCrCuxFeNi的结构性能、弹性性能和生成热.计算结果表明,高熵合金的密度随Cu元素摩尔含量的增大而增大,晶格常数在Cu元素摩尔含量为1.5时最小.Cu元素的摩尔含量并不能改变高熵合金AlCoCrCuxFeNi的力学稳定性.生成热随着Cu元素摩尔含量的增大而减小,但皆为负值.表明高熵合金A1CoCrCuxFeNi在热力学条件下是稳定的.
关键词:
高熵合金
,
晶体结构
,
生成热
,
密度泛函理论
