导读:本文包含了凝固组织的模拟论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:组织,合金,叶片,数值,水口,熔池,高温。
凝固组织的模拟论文文献综述
许庆彦,杨聪,柳百成[1]（2019）在《镍基高温合金定向凝固过程枝晶组织相场模拟研究》一文中研究指出镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大尺度范围下的凝固组织相场模拟。对定向凝固单晶枝晶生长进行了模拟研究,结果表明从基底形成枝晶臂经历了从瞬态生长到稳态生长的过程,且整个过程受到传热与溶质扩散的控制。对定向凝固双晶竞争生长(θ=±15°)进行了模拟研究,其中发散型枝晶生长中择优取向枝晶能竞争掉非择优取向的枝晶使得晶界发生移动,而汇聚型枝晶生长中晶界保持不变。最后研究了自然对流对枝晶生长的影响,并将模拟得到元素偏析结果与试验结果进行了对比,发现吻合较好。(本文来源于《航空制造技术》期刊2019年19期）
王旭阳,赵雪婷,袁勇,肖旅,王先飞[2]（2019）在《Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织特征参数模拟及在航天构件上的应用》一文中研究指出基于Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织与工艺条件的关系,模拟了典型航天构件组织特征参数的分布。浇铸了阶梯形铸件,并采用热电偶测量了阶梯形铸件不同厚度处在凝固过程中的温度变化。通过观察凝固组织,并与冷却条件比对,获得了凝固组织中晶粒尺寸和第二相体积分数与冷却速率的定量关系。采用ProCAST~?软件模拟了典型航天构件的凝固过程,获得了凝固过程中构件不同部位的冷却速率。利用实验获得的定量关系,模拟得到了典型航天构件上晶粒尺寸和第二相体积分数的分布。(本文来源于《上海航天》期刊2019年02期）
李海松,李林蓄,曾洪,杨照宏,杨功显[3]（2018）在《镍基高温合金单晶叶片凝固组织模拟》一文中研究指出采用CAF模型对DZ445高温合金单晶叶片定向凝固组织进行了数值模拟,在CAF模型中分别采用高斯分布连续形核模型和扩展KGT模型描述晶粒形核和枝晶尖端生长速率,研究了组模方式和抽拉速率对叶片凝固组织的影响。结果表明,倾斜组模可消除缘板杂晶,但可能会引入新的杂晶;抽拉速率越小越易形成单晶,抽拉速率越大越易形成杂晶;分段变速抽拉可消除缘板杂晶,但变速的位置距缘板应保持一定距离,此距离随叶片尺寸和抽拉速率而发生变化。(本文来源于《特种铸造及有色合金》期刊2018年12期）
李晗嫣,陈文革,张飞奇,高红梅,任澍忻[4]（2018）在《基于CAFE模拟钛合金丝材电弧增材制造凝固过程的组织演变》一文中研究指出采用CAFE(Cellular automation finite element)对Ti6Al4V合金丝材电弧增材制造的快速凝固过程进行模拟计算。通过建立不同阶段(堆积层)的叁维模型,建立晶体形核与生长模型,并结合叁维热传导(包含结晶潜热释放)模型,研究了不同阶段的温度场对固-液转变、初始β晶形核及生长等影响。结果表明:初始阶段初始β晶取向杂乱且晶粒尺寸细小;随着增材高度的增加,水平方向温度梯度变缓,平均固-液转变糊状区域宽度增加,初始β晶平均晶粒尺寸增加,晶体取向趋于热流传递方向(垂直于冷基板方向);其模拟结果与实际增材制造后的初始β晶组织形貌基本一致。(本文来源于《中国有色金属学报》期刊2018年09期）
余枫怡[5]（2018）在《铝铜合金TIG焊熔池凝固过程组织演化的相场法模拟》一文中研究指出铝合金是工业生产中应用最广泛的轻合金材料,但在焊接加工过程中易出现气孔、夹杂和裂纹等缺陷。从微观层面研究熔池的凝固行为:探索焊接参数与组织演化之间的关系,可以为工艺优化提供理论依据,同时完善熔池的凝固理论。本课题以铝铜合金TIG焊熔池凝固过程为背景,构建了熔池内瞬态传热模型,采用相场法模拟了焊缝凝固组织的动态演化过程,并进行了熔池凝固枝晶生长机制的研究。首先,本文针对焊接熔池的凝固特点推导了宏观传热模型,根据凝固前期和后期的界面特点分别建立了界面不偏转和界面偏转两种模型,建立了适用于焊接的二元单晶相场模型和多晶相场模型,实现了宏观模型与相场模型的耦合;进行了相应的焊接试验和金相组织观察,对相场模型进行了验证。熔池凝固首先会发生平面晶失稳过程,本文研究了各向异性强度(γ_4)和晶体择优取向角(θ_0)对平界面失稳的影响。结果表明,界面各向异性对平界面失稳动力学的影响仅取决于-γ_4cos(4θ_0)项,孕育时间和初始波长与-γ_4cos(4θ_0)的大小正相关;同时界面各向异性不会直接影响溶质的扩散过程,而是通过影响固/液界面的稳定性来控制凝固演化过程;焊接参数通过改变温度梯度(G)和界面推进速度(R)来控制平界面失稳过程。平界面失稳后平面晶开始转变为胞状晶,本文研究了晶体择优取向角(θ_0)对组织形貌演化的影响。研究结果表明,联生结晶早期,一次枝晶生长角(θ_g)的大小与θ_0相近,随着凝固时间的推进,主枝晶轴向开始偏向温度梯度方向;联生结晶过程,一次枝晶间距(PDAS)随θ_0的增加而增加,同时θ_0的影响会随着凝固过程的推进而逐渐增大;随着凝固进一步推进,枝晶的生长方向受热驱动支配,主轴方向偏向熔合线法向,在此阶段,随着θ_0的增加,界面形态逐渐从枝晶、倾斜枝晶向海藻晶转变;多晶生长时,当两个晶粒的生长方向合拢时会阻止枝晶的向前推进,且由于界面处的扰动和晶粒之间的界面相互作用使得侧枝晶的难以形成;而当两个晶粒的生长方向发散时,侧枝晶出现且其生长速度较亚晶内部更快。到熔池凝固后期,界面法向会随着熔池的移动而发生偏转,本文研究了固/液界面偏转后凝固组织形貌的演化规律。结果表明,平界面失稳过程从熔池尾部开始由平面晶转变为胞状晶,对应的溶质分布也出现非周期性变化,而是熔池尾部向熔池底部渐近变化,先凝固的区域溶质偏析程度越严重;平直界面模型在失稳时刻具有更大的过冷度峰值和尖端推进速率峰值;联生结晶过程偏转界面模型PDAS更大,θ_g更小;到熔池凝固后期,偏转界面模型能更好地体现主枝晶轴线方向的弯曲情况。最后,本文模拟了完整焊缝中不同取向多晶组织的凝固过程,研究了母材晶粒的晶体学特性参数和焊接工艺参数对组织形貌演化的影响。研究结果表明,焊缝中柱状晶的形成以及形貌演变过程取决于熔合线上的联生结晶以及之后不同取向枝晶的竞争生长过程,熔池中的凝固条件通过控制凝固参数G、R与晶体学参数θ_0的关系来改变凝固组织的演化过程;母材晶粒各向异性强度不会决定对柱状晶的竞争生长结果,晶粒是否能存活主要取决于择优取向与温度梯度夹角的大小,各向异性强度大小只会影响竞争效应的程度;当焊速较低时,柱状晶生长方向是弯曲的,同时在焊缝中心附近产生沿焊接方向生长的轴晶组织;随着焊接速度的提高,轴晶组织逐渐消失,焊缝内柱状晶轴线由弯曲变得平直;由于形核数的增加,凝固后晶粒数量也随焊接速度的提升而增加,同时焊缝中枝晶组织会随着焊接速度的增加而变得更加细小,与母材晶粒尺寸无关;焊缝中柱状晶的平均尺寸随母材晶粒尺寸的增大而增大;而晶粒内部具体的枝晶形貌特征取决于焊接工艺。本文结合理论分析和相场模型的计算结果,得到了凝固过程界面尖端特征参数随时间变化的定量信息,进行了焊接凝固过程中枝晶生长及其演化机制的研究,为后续的研究奠定了基础。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2018-09-01）
刘一龙,陈艳[6]（2018）在《42CrMo连铸坯凝固组织数值模拟》一文中研究指出根据连续铸造过程的特点,以尺寸为1165mm×230mm的板坯为研究对象,建立了有限元(Finite Element)和元胞自动机法(Cellular Automaton)相结合的CA-FE模型,模拟计算了连续铸造凝固过程的温度场和叁维微观组织。探讨了过热度、拉坯速度、二冷强度等因素对板坯微观组织的影响。(本文来源于《内燃机与配件》期刊2018年11期）
刘建伟[7]（2018）在《镍基单晶空心涡轮叶片定向凝固过程模拟及组织控制研究》一文中研究指出随着涡轮叶片工作温度不断提高使得制备叶片的镍基单晶高温合金的合金化程度越来越高、叶片内部气冷结构也越来越复杂,这导致了单晶叶片铸造性能下降、单晶率难以控制,高温下氧化行为也更加复杂。计算机软硬件技术的提高使得数值模拟技术发展迅速,通过数值方法可模拟航空发动机涡轮叶片的定向凝固过程,计算机数值模拟技术将定向凝固变成“可视化”的过程,即不同工艺参数下温度场糊状区的分布及单晶组织的生长都可以通过模拟结果直观描述出来,为单晶定向凝固提供了便捷、准确的研究手段。本论文采用计算机模拟结合定向凝固实验的方法,重点研究了单晶空心涡轮叶片定向凝固过程及组织控制,主要内容和结论如下。(1)对选晶器的选晶过程进行了模拟和实验研究。研究发现,随着固液界面在[001]方向上的不断推进引晶段一次枝晶间距逐渐增大,晶粒偏转角逐渐减小,取向得到优化;抽拉速度会对温度场产生影响进而影响组织生长的倾斜程度;引晶段高度对晶粒有明显的优化作用因而实际定向凝固过程中,应制定合适的抽拉速度和高度;螺旋段本身并不能优化晶粒的取向。(2)对单晶空心叶片的温度场进行了模拟研究。研究表明,型芯的温度场和叶身的温度场分布总体趋势相同,但型芯的温度曲线相较于叶身更为平滑。型芯对叶片具有保温作用且型芯越厚,保温效果越好。型芯的保温作用、叶片的结构和叶片与保温加热器的距离叁者共同决定了单晶空心叶片叶身不同位置处温度场分布的不同。不同的抽拉速度下单晶空心叶片定向凝固过程的温度场也会产生变化。(3)探讨了单晶叶片变截面处的组织凝固及温度场分布规律,分析了叶片缘板处杂晶的形成机制。结果表明,变截面处的晶体生长是叶身生长上来的单晶组织最先到达温度最低的边缘处,然后向四周生长,并不断向变截面中心推进,最后与叶身生长上来的单晶组织汇合。壁厚的差异对一次枝晶的影响较大,随着壁厚的增加,枝晶间距逐渐增大。同时还采用变速抽拉技术优化了定向凝固工艺参数。(本文来源于《江苏大学》期刊2018-06-01）
吴冰[8]（2018）在《铝硅合金凝固过程组织演变数值模拟》一文中研究指出铝硅合金以其特有的综合性能在汽车和航空航天等领域获得了迅猛的发展。但是由于铸造工艺的差别,合金性能差异较大,不同的凝固方式会产生不同的微观组织,从而造成同一成分或不同成分合金之间宏观性能的差异。为了准确的控制合金的宏观性能,需要透彻的了解凝固过程中微观组织的演变过程,从而制定出合理的工艺方案,但凝固组织受到多个外在因素(冷却速度、合金成分等)的综合影响,通过实验探究微观条件下单个因素对合金组织形貌的影响较为困难。而作为实验的有效补充,数值模拟技术限制条件较少,可以较好的重现合金凝固过程中微观组织的演变过程,从而大幅缩短实验周期。本文以元胞自动机(CA)方法为理论基础,在Visual Studio 2010 MFC平台,利用C++语言进行编程,分别建立了铝硅共晶、初生铝枝晶以及初生硅的形核生长模型。首先对于铝硅共晶组织,根据其生长的特点,本文采用交叉形核的形核机制,并通过实验和模拟结果的对比确定了不同过冷度下,交叉形核模型中临界形核浓度值的变化规律,在此基础上,得到了共晶铝硅合金的凝固模型;对于初生铝,通过引入各向异性函数和偏心算法,得到了初生铝的生长模型;对于初生硅,本文通过分析八面体初生硅的生长方式和引入适用于二维空间下初生硅生长的界面捕获规则建立了对应八面体初生硅的二维平面初生硅的生长模型。ε利用得到的共晶铝硅合金凝固模型模拟了 Al-13Si(近共晶成分)的凝固过程,再现了铝硅共晶组织的生长演变过程;将建立好的初生铝枝晶生长模型和共晶铝硅合金凝固模型进行耦合,得到了亚共晶铝硅合金的凝固模型,利用该模型模拟了 Al-10Si中初生铝枝晶和铝硅共晶的生长演变过程;同理,将初生硅生长模型与共晶铝硅合金凝固模型进行耦合,建立了过共晶铝硅合金的凝固模型,利用该模型模拟了 Al-15Si和Al-20Si的凝固过程,再现了初生硅和铝硅共晶的生长演变过程。其次,通过设计楔形模具,研究分析了冷却速度对Al-10Si、Al-13Si和Al-20Si凝固组织的影响;通过设计圆柱形模具,选取Al-15Si和Al-20Si合金作为研究对象,探究了硅含量对初生硅形貌的影响。将实验观察到的微观组织形貌与模拟结果进行对比,证明了模型的准确性。(本文来源于《山东大学》期刊2018-05-20）
方庆[9]（2018）在《大方坯连铸过程流动、传热、传质行为及凝固组织的模拟研究》一文中研究指出高速钢轨是高速铁路的基础部件,而重轨钢连铸大方坯质量直接决定高速钢轨品质。重轨钢大方坯的凝固组织演变及流动、传热和传质行为直接影响着其表面及内部质量,是控制重轨钢大方坯质量的关键。本文对某厂生产的380mm×280mm U71Mn重轨钢大方坯连铸过程凝固组织的控制、湍流区冶金行为的优化及铸坯中心偏析的改善开展了一系列研究,为生产高品质重轨钢的连铸工艺提供一定的理论依据。采用CAFé模型研究了不同冷却制度和过热度条件下大方坯连铸凝固传热及组织演变规律。研究结果表明:凝固坯壳结果与射钉实验结果相符合,误差在4%以内,凝固组织分布与酸洗照片吻合。超弱冷条件下铸坯凝固终点比弱冷条件延长约2.46m,中心两相区长度扩大1.46m左右,且表面与角部温度较高,铸坯空冷段后角部与表面回温较小,可有效减少铸坯表面缺陷的产生几率,两种冷却条件下铸坯断面内凝固组织的大小及分布相似。当过热度由15K增至40K时,铸坯中心等轴晶率由44.6%降至20.5%,平均晶粒半径由1.025mm增至1.128mm;过热度每上升5K,凝固终点后移0.19m,表面温度约增加3K;在保证流畅浇注的前提下,重轨钢钢水过热度可控制在20K以内。建立了大方坯连铸过程电磁流动-凝固传热-传质多物理场耦合模型,系统研究了不同浸入式水口和结晶器电磁搅拌参数下连铸湍流区内钢液的流动、液面波动、传热凝固及传质行为和相互作用。研究结果表明:采用四孔水口对角安装时,结晶器钢/渣界面波动幅度仅4.5mm,可消除注流冲击引起的宽边与窄边坯壳的薄化现象,避免拉漏,结晶器内夹杂物的上浮去除效果较好,铸坯表面与角部温差较小,且可减轻溶质在铸坯宽窄面的负偏析,初生坯壳内溶质分布相对均匀。加载结晶器电磁搅拌后,液面波动增至6.2mm,作用区内铸坯断面温度、坯壳厚度及溶质分布更加均匀,铸坯表面温度较高。随着电流强度的增大(450A~600A),作用区内铸坯宽面及窄面中心附近凝固前沿的切向速度增加,液面波动由5.3mm增至6.2mm,作用区凝固坯壳负偏析加重,角部偏析减弱,计算域出口坯壳厚度减小,而铸坯表面温度增高,电流强度应为600A。随着电磁搅拌安装位置的上移,钢/渣界面波动幅度增大,铸坯表面温度升高,计算域出口处坯壳变薄,钢液冲击深度减小,电磁搅拌中心应安装在距离弯月面约0.42m处。为改善铸坯中心偏析,提高铸坯内部质量,以大方坯连铸湍流区出口结果为基础,结合CAFé模型计算的铸坯凝固组织分布结果,利用多物理场耦合模型研究了冷却制度、结晶器和末端电磁搅拌对铸坯中心偏析的影响。研究结果表明:多物理场耦合模型模拟的溶质分布趋势与检测结果相符。结晶器电磁搅拌对铸坯二冷段及空冷段传热传质行为无影响,弱冷与超弱冷条件下铸坯的凝固终点分别为17.9m和20.5m,二者溶质传输行为一致。当末端电磁搅拌的电流强度由300A增至600A时,铸坯中心糊状区钢液的切向速度由0.013m/s增至0.023m/s,作用区出口铸坯中心液相率由0.7827降至0.7256,且电流强度每增加100A,铸坯中心温度多下降约2.4K;当电流强度在300A~400A之间时,电磁搅拌作用未产生负偏析和溶质浓度较低的位置,铸坯中心溶质浓度有明显降低且糊状区溶质分布较为均匀,末端电磁搅拌的电流强度在300A~400A之间可有效减轻中心偏析,提高铸坯质量。(本文来源于《武汉科技大学》期刊2018-05-12）
张振学[10]（2018）在《280mm×320mm轴承钢连铸坯传热及凝固组织模拟研究》一文中研究指出在铁路运输、航天航空、机械制造、风力发电等领域,轴承钢是一种不可或缺的特殊钢。国内某钢厂所生产的GCr15轴承钢连铸坯内部存在较为严重的中心偏析缺陷,通过现场取样分析,研究了轴承钢连铸坯的低倍组织结构与碳偏析分布状况;建立了断面尺寸为280mm′320mm的GCr15轴承钢连铸坯的传热模型与凝固组织模型,并进行了验证;通过数值模拟方法计算并讨论了在不同的连铸工艺条件下,GCr15轴承钢连铸坯在凝固过程中温度场以及凝固组织的变化规律。得到了如下结论:(1)对GCr15轴承钢连铸坯试样进行热酸洗实验,结果发现:偏析在铸坯横截面上呈同心圆分布;在纵剖面上呈周期性的V状分布。(2)在拉速为0.7m/min、过热度为20℃、二冷比水量为0.2L/Kg时,利用传热模型分析了GCr15轴承钢连铸坯的温度场与坯壳的生长状况,结果表明:从铸坯横截面的中心位置到铸坯的角部,温度逐渐降低,但温度梯度表现为升高的趋势;在凝固初期与末期,凝固坯壳生长速度较快。(3)利用传热模型分析了拉速与过热度对连铸坯凝固传热的影响,结果表明:拉速每增加0.1m/min,连铸坯横截面中心点液相线与固相线消失的位置分别向后推移了1.07m、4.07m;过热度每提高10℃,液相线与固相线消失的位置分别向后推移了0.71m、0.33m。(4)在拉速为0.7m/min、过热度为20℃、二冷比水量为0.2L/Kg时,模拟了GCr15轴承钢连铸坯的凝固组织,结果表明:等轴晶区比率约占29.1%,与实际酸洗后测量的等轴晶区比例28.7%相差不大。(5)利用凝固组织耦合模型分析了拉速与过热度对铸坯中心等轴晶率的影响。结果表明:拉速从0.6m/min增加到0.8m/min,中心等轴晶率从30.4%降低到28.1%;过热度从10℃增加到30℃时,中心等轴晶率从37.9%降低到23%。(本文来源于《钢铁研究总院》期刊2018-05-01）
凝固组织的模拟论文开题报告
（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：
基于Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织与工艺条件的关系,模拟了典型航天构件组织特征参数的分布。浇铸了阶梯形铸件,并采用热电偶测量了阶梯形铸件不同厚度处在凝固过程中的温度变化。通过观察凝固组织,并与冷却条件比对,获得了凝固组织中晶粒尺寸和第二相体积分数与冷却速率的定量关系。采用ProCAST~?软件模拟了典型航天构件的凝固过程,获得了凝固过程中构件不同部位的冷却速率。利用实验获得的定量关系,模拟得到了典型航天构件上晶粒尺寸和第二相体积分数的分布。
（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。
凝固组织的模拟论文参考文献
[1].许庆彦,杨聪,柳百成.镍基高温合金定向凝固过程枝晶组织相场模拟研究[J].航空制造技术.2019
[2].王旭阳,赵雪婷,袁勇,肖旅,王先飞.Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织特征参数模拟及在航天构件上的应用[J].上海航天.2019
[3].李海松,李林蓄,曾洪,杨照宏,杨功显.镍基高温合金单晶叶片凝固组织模拟[J].特种铸造及有色合金.2018
[4].李晗嫣,陈文革,张飞奇,高红梅,任澍忻.基于CAFE模拟钛合金丝材电弧增材制造凝固过程的组织演变[J].中国有色金属学报.2018
[5].余枫怡.铝铜合金TIG焊熔池凝固过程组织演化的相场法模拟[D].南京航空航天大学.2018
[6].刘一龙,陈艳.42CrMo连铸坯凝固组织数值模拟[J].内燃机与配件.2018
[7].刘建伟.镍基单晶空心涡轮叶片定向凝固过程模拟及组织控制研究[D].江苏大学.2018
[8].吴冰.铝硅合金凝固过程组织演变数值模拟[D].山东大学.2018
[9].方庆.大方坯连铸过程流动、传热、传质行为及凝固组织的模拟研究[D].武汉科技大学.2018
[10].张振学.280mm×320mm轴承钢连铸坯传热及凝固组织模拟研究[D].钢铁研究总院.2018
论文知识图
