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失效分析学科的形成、发展与展望 被引量：1
1
作者 杨振国 《理化检验(物理分册)》 2025年第2期69-77,共9页
失效分析是一门多学科交叉的综合性学科,其应用极其广泛,特别在事故分析与预防方面具有不可或缺的作用。介绍、评述了国内外失效分析学科的形成背景和发展现状,并对未来研究趋势进行展望。目的是让更多的专业人员深刻认识失效分析的作... 失效分析是一门多学科交叉的综合性学科,其应用极其广泛,特别在事故分析与预防方面具有不可或缺的作用。介绍、评述了国内外失效分析学科的形成背景和发展现状,并对未来研究趋势进行展望。目的是让更多的专业人员深刻认识失效分析的作用和意义,通过创新更好地应用和发展失效分析技术,保障产品的使用安全,从而服务于国家发展战略和国民经济建设。 展开更多
关键词 金属材料 失效分析 学科形成 国内外发展现状 未来展望
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失效分析体系的新诠释 被引量：1
2
作者 杨振国 《理化检验(物理分册)》 2025年第3期37-47,58,共12页
探究现有的失效分析体系,以期推动该体系的重塑和发展。首先,对失效的多种定义进行了评述,在此基础上提出了失效的新定义,以深刻理解失效的本质。其次,在失效模式的重新分类中,提出了畸变失效模式,将其作为工程材料的第四种失效模式,取... 探究现有的失效分析体系,以期推动该体系的重塑和发展。首先,对失效的多种定义进行了评述,在此基础上提出了失效的新定义,以深刻理解失效的本质。其次,在失效模式的重新分类中,提出了畸变失效模式,将其作为工程材料的第四种失效模式,取代以往常用的变形失效模式。然后,通过引入“五要素”概念,即失效模式、失效形式、失效缺陷、失效机理和失效原因,构建了失效分析新体系,而失效形式的嵌入使该体系更加完整。同时,阐明了失效模式与失效机理的本质区别及其内在关系,强调失效机理是识别失效原因的关键。最后,给出了金属材料失效模式与失效机理相互关系的新表述,揭示出不同的失效机理对应于不一样的失效原因。 展开更多
关键词 失效分析 新定义 新失效模式 新体系 新诠释
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矿用液压支架30CrMnSi立柱中缸开裂失效分析 被引量：1
3
作者 曹春玲 刘佳 +5 位作者 张周周 何龙龙 李海宁 吴悦 丁林海 陈克华 《热加工工艺》 北大核心 2025年第3期143-146,共4页
某液压支架立柱在仅使用7个月后出现中缸开裂的情况。通过对样件进行化学成分分析、光学金相组织观察、拉伸试验、冲击试验、SEM断口观察等分析了中缸开裂的原因。结果表明,材料的强度未达到国家标准,会对缸体开裂产生不良影响。内孔堆... 某液压支架立柱在仅使用7个月后出现中缸开裂的情况。通过对样件进行化学成分分析、光学金相组织观察、拉伸试验、冲击试验、SEM断口观察等分析了中缸开裂的原因。结果表明,材料的强度未达到国家标准,会对缸体开裂产生不良影响。内孔堆焊层和其焊接热影响区存在微裂纹,以及焊接金属的渗入,是造成缸体在使用过程中开裂的最主要原因。 展开更多
关键词 中缸开裂 失效分析 显微组织 力学测试
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航空发动机轴承烧伤失效分析
4
作者 董晨 屈伸 +1 位作者 李天夫 张哲峰 《热加工工艺》 北大核心 2025年第7期140-145,共6页
某7217型航空发动机轴承在台架试验中失效,拆检时轴承已卡滞,保持架上一颗铆钉发生断裂。轴承套圈、滚珠及保持架表面均存在严重烧伤痕迹。通过宏观检查、扫描电镜及能谱分析、金相分析等方法对失效轴承进行研究。结果表明:铆钉与钉孔... 某7217型航空发动机轴承在台架试验中失效,拆检时轴承已卡滞,保持架上一颗铆钉发生断裂。轴承套圈、滚珠及保持架表面均存在严重烧伤痕迹。通过宏观检查、扫描电镜及能谱分析、金相分析等方法对失效轴承进行研究。结果表明:铆钉与钉孔之间配合间隙过大,在振动作用下发生相对往复滑动导致疲劳断裂。铆钉断裂导致保持架兜孔间距改变,造成滚珠在滚道上的运行轨迹偏移,由原本的滚动摩擦变成滑动摩擦。随着滚珠与套圈之间的磨损逐渐加剧并产生高温,引起局部磨削烧伤变形,最终轴承卡滞。建议调整铆钉与钉孔之间的配合间隙,并适当优化铆钉尺寸,避免发生早期疲劳失效。 展开更多
关键词 角接触球轴承 滑动摩擦 磨削烧伤 GCR15 二次淬火层
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疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展仿真方法
5
作者 赵秋 唐琨 +3 位作者 吴维青 李英豪 邓俊逸 陈鹏 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第2期361-372,共12页
为建立适用于多晶金属钢疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展的数值分析方法,基于Roe-Siegmund循环内聚力本构及Voronoi图法生成具有疲劳累计损伤特性的微观晶粒组织模型,同时考虑晶粒微观层面的力学特性,赋予各晶粒随机局部坐标系及各向异性线弹... 为建立适用于多晶金属钢疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展的数值分析方法,基于Roe-Siegmund循环内聚力本构及Voronoi图法生成具有疲劳累计损伤特性的微观晶粒组织模型,同时考虑晶粒微观层面的力学特性,赋予各晶粒随机局部坐标系及各向异性线弹性常数,最后研究了气孔、夹杂等微观缺陷对裂纹萌生路径及寿命的影响。结果表明:上述方法在裂纹萌生路径上符合实际情况,存在穿晶及沿晶两种断裂模式并以后者为主,能够获取符合正态分布的裂纹萌生寿命范围值,并与文献试验结果相吻合;气孔及夹杂附件萌生出裂纹并与主裂纹汇合,影响裂纹萌生路径并改变裂纹萌生寿命。 展开更多
关键词 金属疲劳断裂 循环内聚力模型 微观缺陷 Voronoi图法 Cohesive单元
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过冷(Fe_(1-x)Co_(x))_(79.3)B_(20.7)合金的凝固
6
作者 杨林 马长松 +1 位作者 刘连杰 李金富 《金属学报》 北大核心 2025年第1期99-108,共10页
M_(23)B_(6)金属硼化物是很多金属材料中的强化相。为揭示该化合物相在Fe-Co-B合金中的形成问题,本工作采用熔融玻璃净化法进行了名义成分合金(Fe_(1-x)Co_(x))_(79.3)B_(20.7)(x=0~1)的深过冷凝固实验。研究发现:当x≤0.6时,随着过冷... M_(23)B_(6)金属硼化物是很多金属材料中的强化相。为揭示该化合物相在Fe-Co-B合金中的形成问题,本工作采用熔融玻璃净化法进行了名义成分合金(Fe_(1-x)Co_(x))_(79.3)B_(20.7)(x=0~1)的深过冷凝固实验。研究发现:当x≤0.6时,随着过冷度的增加,初生相依次从M_(2)B、M_(23)B_(6)转变为α-M/M_(3)B,并且0.4<x≤0.6成分的合金存在L+M_(2)B→M_(3)B的包晶转变;对于x>0.6的合金,小过冷度下凝固的初生相为M_(3)B,随着过冷度的增加,初生相进一步从M_(2)B、M_(23)B_(6)向α-M/M_(3)B变化。随着Co含量增加,M_(23)B_(6)相析出的临界过冷度减小,M_(23)B_(6)相的稳定性提高。 展开更多
关键词 Fe-Co-B 合金 过冷 非平衡凝固 相选择
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二元匀晶合金正常凝固液相平均成分线偏移分析
7
作者 刘长友 王永欣 +1 位作者 卢艳丽 谷智 《中国教育技术装备》 2025年第16期107-111,共5页
二元匀晶合金正常凝固时液相平均成分线的偏移,大多数教材语焉不详,容易引起学生疑惑,不利于学生学习材料科学基础相图章节后续的内容。为此,针对二元匀晶合金的正常凝固,利用杠杆定律,分析液相和固相平均成分线偏离方向一致的原因;以Si... 二元匀晶合金正常凝固时液相平均成分线的偏移,大多数教材语焉不详,容易引起学生疑惑,不利于学生学习材料科学基础相图章节后续的内容。为此,针对二元匀晶合金的正常凝固,利用杠杆定律,分析液相和固相平均成分线偏离方向一致的原因;以Si-Ge二元计算相图为例,通过数值计算,验证液相平均成分线的一致偏离;利用非平衡态下的热力学解释,唯象地说明液相平均成分线发生一致偏离的原理。本工作可以帮助学生理解二元伪共晶区形成的原因,理解其他二元相图非平衡凝固时液相线、偏析线的变化规律,提高学生对相图的领悟能力,为材料类专业课教师提供匀晶相图教学参考。 展开更多
关键词 材料科学基础 二元匀晶相图 正常凝固 杠杆定律 液相平均成分线
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超高压容器封头预期寿命下裂纹缺陷分区评价容许限研究
8
作者 高耀东 王鑫鑫 马燕军 《热加工工艺》 北大核心 2025年第8期24-28,共5页
超高压容器封头在生产、制造过程中都有可能产生不同类型的裂纹缺陷,在预期寿命压力载荷作用下,不同类型和分布的裂纹缺陷容许限不同,会对封头的使用寿命和安全性产生不同影响。因此,联合Abaqus和Franc3D有限元分析软件开展了超高压容... 超高压容器封头在生产、制造过程中都有可能产生不同类型的裂纹缺陷,在预期寿命压力载荷作用下,不同类型和分布的裂纹缺陷容许限不同,会对封头的使用寿命和安全性产生不同影响。因此,联合Abaqus和Franc3D有限元分析软件开展了超高压容器封头在预期寿命作用下表面裂纹、深埋裂纹缺陷的容许限研究,并提出裂纹缺陷分区评价模型。结果表明:预期寿命下不同类型裂纹缺陷在应力集中区平稳扩展阶段长度变化范围和裂纹临界尺寸小于非应力集中区;确定了预期寿命下不同类型和分布区域裂纹缺陷容许限,由此解析了超高压容器封头性能与其缺陷容许限之间内在的关联。该研究成果为超高压容器封头缺陷检测和安全评估提供了重要理论依据和方法。 展开更多
关键词 超高压容器 裂纹缺陷 容许限 预期寿命 有限元分析
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基于损伤力学的缺口件疲劳寿命预估方法研究
9
作者 刘俭辉 卢菊梅 +2 位作者 李斌 潘雪梅 资绒 《机械设计》 北大核心 2025年第8期61-68,共8页
考虑缺口参数和材料特性对疲劳寿命的影响,提出一种基于损伤理论的预测缺口件疲劳寿命方法。利用有限元软件分析缺口根部截面等效应力分布规律,拟合等效应力分布函数;借助封闭解法和等效应变假设原理,定量描述缺口根部截面上等效应变分... 考虑缺口参数和材料特性对疲劳寿命的影响,提出一种基于损伤理论的预测缺口件疲劳寿命方法。利用有限元软件分析缺口根部截面等效应力分布规律,拟合等效应力分布函数;借助封闭解法和等效应变假设原理,定量描述缺口根部截面上等效应变分布状态;基于损伤力学理论,发展了一种适用于不同应力集中系数的疲劳损伤演化方程,并分别采用304不锈钢、40Cr钢及Ti6Al4V合金试验数据拟合得到损伤演化方程中的参数,确定了预测缺口试件疲劳寿命的新模型。以304不锈钢为研究对象,将SWT,FS模型及新模型预测结果进行对比分析,结果表明:对SWT模型和FS模型,当应力集中系数取2.2时,预测结果误差较小,而取2.7和3.3时,预测结果误差相对较大;新模型的预测结果均在2倍分散带以内,且大多数预测结果在1.5倍分散带以内,要优于SWT模型及FS模型预测结果。同时采用40Cr钢和Ti6Al4V合金验证新模型的正确性和可行性,研究结果表明:该模型计算过程简便,避免了复杂的疲劳试验,且不需要查阅材料的单轴疲劳性能参数,仅考虑一些简单的材料数据,便于工程应用。 展开更多
关键词 疲劳寿命 封闭解法 损伤力学 缺口试件
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EA1N车轴钢正火组织异常的原因分析
10
作者 邬中华 王松伟 《金属热处理》 北大核心 2025年第3期307-311,共5页
讨论了EA1N车轴钢在常规正火处理后组织中存在的异常粗大珠光体团形貌及性能,分析了异常粗大珠光体团形貌的成因和正火温度及后续冷却速度对EA1N车轴钢显微组织的影响。结果表明,粗大珠光体团的形成与EA1N车轴中碳成分偏析、正火处理温... 讨论了EA1N车轴钢在常规正火处理后组织中存在的异常粗大珠光体团形貌及性能,分析了异常粗大珠光体团形貌的成因和正火温度及后续冷却速度对EA1N车轴钢显微组织的影响。结果表明,粗大珠光体团的形成与EA1N车轴中碳成分偏析、正火处理温度和后续冷却速度有关。正火温度越高,异常珠光体团就越粗大。正火处理后的冷却速度越小,越容易形成珠光体团,而且珠光体团的粗化程度越严重。 展开更多
关键词 EA1N车轴钢 异常组织 正火 珠光体团
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镍基高温合金GH4065A高温疲劳断裂机制研究 被引量：1
11
作者 李林翰 张继 +3 位作者 张文云 田强 秦鹤勇 张北江 《材料工程》 北大核心 2025年第1期72-80,共9页
针对新一代航空发动机涡轮盘用超低C,N含量的变形高温合金GH4065A,系统表征和定量统计了合金的夹杂物组织。对细晶态和粗晶态试样开展了400℃和650℃不同载荷水平下的疲劳实验。通过对疲劳断裂源组织进行表征分析,研究了合金的疲劳断裂... 针对新一代航空发动机涡轮盘用超低C,N含量的变形高温合金GH4065A,系统表征和定量统计了合金的夹杂物组织。对细晶态和粗晶态试样开展了400℃和650℃不同载荷水平下的疲劳实验。通过对疲劳断裂源组织进行表征分析,研究了合金的疲劳断裂机制。结果表明,合金的夹杂物主要为氮化物。在细晶组织状态下,高温疲劳断裂机制为氮化物(单独和团簇态)起始断裂。高应变幅载荷下(≥0.9%),断裂源主要为试样表面氮化物,极少情况为表面硼化物和氧化物(Al_(2)O_(3)和MgSiO_(3)),且只有Al_(2)O_(3)导致合金过早疲劳断裂;低应变幅载荷下(<0.9%),断裂源为氮化物-解理面型,均在试样近表面/内部。两种不同的断裂方式分别导致高应变幅载荷下400℃疲劳寿命高于650℃疲劳寿命,低应变幅载荷下反之。统计发现,引起疲劳断裂的所有氮化物的尺寸全部达到/超过细晶组织平均晶粒尺寸。在粗晶组织状态下,400℃下疲劳断裂机制为准解理起始断裂。晶粒尺寸的增加极大降低了可能诱发疲劳开裂的夹杂物的有效数量,滑移诱发的解理断裂成为主导断裂机制。 展开更多
关键词 镍基高温合金 疲劳 夹杂物 氮化物 断裂源
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固/液界面动力学的分子动力学模拟研究进展 被引量：2
12
作者 崔德旭 屈佳润 +3 位作者 李思佳 王欣欣 张建宝 王海丰 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第1期1-17,共17页
凝固是自然界中普遍存在的由液态向固态的相变过程,对固/液界面迁移动力学过程的研究直接影响着非平衡凝固理论的发展。受制于实验手段,目前很难对固/液界面附近的原子行为直接进行原位观测。随着分子模拟理论的不断深入,以此为基础的... 凝固是自然界中普遍存在的由液态向固态的相变过程,对固/液界面迁移动力学过程的研究直接影响着非平衡凝固理论的发展。受制于实验手段,目前很难对固/液界面附近的原子行为直接进行原位观测。随着分子模拟理论的不断深入,以此为基础的分子动力学模拟技术(Molecular dynamics, MD)为固/液界面迁移等非平衡动力学过程的研究及相关理论的发展提供了新途径。本文首先简要介绍固/液界面迁移动力学的分子动力学模拟实现的方法;随后系统介绍了纯物质、二元合金及多主元合金固/液界面迁移动力学的分子动力学模拟研究进展;最后,总结说明了分子动力学模拟技术在固/液界面迁移研究的重要性,并对未来分子动力学模拟在凝固领域的发展进行了展望。 展开更多
关键词 固/液界面 晶体生长动力学 非平衡凝固 分子动力学模拟
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晶体塑性变形机理及其数值模拟方法的研究进展 被引量：1
13
作者 赵帅 王素娟 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第2期99-107,共9页
对晶体塑性有限元数值模拟的应用状况进行了研究,描述了晶体塑性理论、晶体塑性变形机理、硬化机制等算法。同时关注了电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)技术在晶体学织构测量与分析中的应用优势,采用衍射图案准... 对晶体塑性有限元数值模拟的应用状况进行了研究,描述了晶体塑性理论、晶体塑性变形机理、硬化机制等算法。同时关注了电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)技术在晶体学织构测量与分析中的应用优势,采用衍射图案准确掌握晶体结构与取向等信息,为晶体塑性有限元数值模拟提供精确的数据输入。因此,对现有的晶体塑性理论、参数获取方式、衍射图像分析方法进行了总结。目前,晶体塑性有限元数值模拟经过大量的检验,证明了该方法在模拟金属塑性变形机理中的有效性,并广泛应用于探究材料塑性变形机理的研究中。依据系统的晶体塑性有限元数值模拟研究框架开展论述,以期全面了解晶体塑性有限元在加工中的研究进展,为高性能材料设计、优化和实际应用提供新的思路。 展开更多
关键词 电子背散射衍射 塑性变形机理 晶体塑性理论 晶体塑性有限元 晶体织构
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综述:合金设计中物理模型与人工智能的集成与发展 被引量：1
14
作者 王晨充 徐伟 《金属学报》 北大核心 2025年第4期541-560,共20页
随着第四科学范式数据驱动方法的兴起,其在合金设计领域中对物理模型驱动的第三科学范式构成了显著的冲击。但2种范式均无法在合金设计,尤其是宏观力学性能设计层面打破模型准确性与可解释性间的互斥关系,因而无法满足材料基因工程领域... 随着第四科学范式数据驱动方法的兴起,其在合金设计领域中对物理模型驱动的第三科学范式构成了显著的冲击。但2种范式均无法在合金设计,尤其是宏观力学性能设计层面打破模型准确性与可解释性间的互斥关系,因而无法满足材料基因工程领域,尤其是针对块体金属结构材料设计的高效率、高合理性要求,这一困境也催生了第五范式AI4Sci在该领域的兴起。本文综述了物理冶金原理指导人工智能方法体系下的诸多案例,从数值数据指导、图像数据指导和机制指导3个层次系统阐明如何进行物理模型/机制与人工智能的深度结合,以打破合金设计过程中模型准确性与可解释性间的互斥关系,从而深刻揭示合金设计过程中多尺度物理模型、人工智能及AI4Sci三大范式的理论本质与优劣势,并在突破跨尺度建模困境、发展材料学大模型技术等方向上,给予各科学范式在合金设计中未来发展的研究思路与技术方法指导。 展开更多
关键词 合金设计 材料基因工程 人工智能 跨尺度建模 AI4Sci
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电解铜箔阴极辊用工业纯钛TA1热变形行为研究
15
作者 鲁龙龙 张彦敏 +4 位作者 宋克兴 刘海涛 王昭东 冯庆 操齐高 《热加工工艺》 北大核心 2025年第18期39-44,共6页
采用Gleeble热模拟试验机研究了工业纯钛TA1在变形温度750~950℃、应变速率0.01~10 s-1和最大变形量50%条件下的热变形行为。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大。在β相变点以下变形时,材料主要软化机制... 采用Gleeble热模拟试验机研究了工业纯钛TA1在变形温度750~950℃、应变速率0.01~10 s-1和最大变形量50%条件下的热变形行为。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大。在β相变点以下变形时,材料主要软化机制为动态再结晶,晶粒尺寸随应变速率的增大与变形温度的降低而减小。在相变点以上变形时,材料低应变速率下的主要软化机制为动态回复,随应变速率的增大,动态再结晶软化作用增强。在750℃温度下1 、10 s^(-1)变形时晶粒细化效果较好。在低应变速率与高变形温度下,出现粗大的α相晶粒,晶粒细化效果较差。基于应变补偿建立了工业纯钛TA1的Arrhenius本构方程,公式中常数α、n、Q、ln A与应变ε的关系可采用5阶多项式拟合表达。 展开更多
关键词 工业纯钛 热变形行为 显微组织 本构方程
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选区激光熔化成形CuCrZr/316双金属结构界面行为与力学性能
16
作者 翁博绅 唐浩 +1 位作者 张建涛 肖志瑜 《粉末冶金工业》 北大核心 2025年第4期147-156,163,共11页
采用选区激光熔化成形工艺,成功制备了CuCrZr/316L双金属结构,并对其实施了热处理强化。借助光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等手段,对CuCrZr/316L双金属结构界面的相组成和微观组织进行了表征分析,同时深入分析了其力学性能,以及影... 采用选区激光熔化成形工艺,成功制备了CuCrZr/316L双金属结构,并对其实施了热处理强化。借助光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等手段,对CuCrZr/316L双金属结构界面的相组成和微观组织进行了表征分析,同时深入分析了其力学性能,以及影响其界面结合性能的主要因素。结果显示,CuCrZr/316L双金属结构的界面可以分为富铜层、混合层和富铁层3个部分。在成形态下,界面细晶强化及第二相强化作用使界面强度高于CuCrZr基体。然而,富铁层中的Cu元素会导致铁基体发生脆化现象,在SLM过程中热应力的作用下,进而产生裂纹。经过热处理后,CuCrZr基体的硬度得到了提升。这使得经过热处理的CuCrZr/316L双金属结构在拉伸试验中,断裂位置从原本的CuCrZr基体转变至富铁层,断裂方式由韧性断裂转变为了脆性断裂,抗拉强度从216.7 MPa提高到了443.9 MPa,但伸长率从37.5%降低至3.0%。 展开更多
关键词 选区激光熔化 双金属结构 热处理 铜合金 不锈钢 界面结合 力学性能
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基于微观形貌的逆偏析形成机理的数值模拟分析
17
作者 张宇 朱宝丰 +3 位作者 张士杰 张冰 张思雨 李日 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第1期31-40,共10页
铸件中逆偏析的存在会显著降低铸件的力学性能和切削加工性能,因此研究逆偏析的形成机理具有重要意义。采用微观尺度的元胞自动机(CA)耦合格子玻尔兹曼方法(LBM)的模型,以Al-4.7wt.%Cu合金为例,分别模拟了计算域的全域柱状晶凝固、柱状... 铸件中逆偏析的存在会显著降低铸件的力学性能和切削加工性能,因此研究逆偏析的形成机理具有重要意义。采用微观尺度的元胞自动机(CA)耦合格子玻尔兹曼方法(LBM)的模型,以Al-4.7wt.%Cu合金为例,分别模拟了计算域的全域柱状晶凝固、柱状晶向等轴晶转变(CET)的凝固和全域等轴晶凝固,并且分析了逆偏析的形成机理。研究发现,计算域边界较低的温度以及柱状晶发达的二次枝晶对含有溶质的熔体的分割阻碍是逆偏析形成的主要原因。计算域边界降温速度越快,逆偏析程度就越大;柱状晶对含有溶质的熔体的分割阻碍作用比中心等轴晶要大,凝固组织全部为柱状晶时,逆偏析最为严重,凝固组织同时含有柱状晶和等轴晶时,逆偏析次之,凝固组织全部为等轴晶时逆偏析最轻。计算域中心溶液受重力影响沿流场流向计算域底部的枝晶间隙,使计算域底部逆偏析程度大于其他部分。在铸锭凝固过程中可以考虑增加机械或者电磁搅拌、增大等轴晶区面积或者降低散热速率来降低逆偏析对铸锭的不利影响。 展开更多
关键词 逆偏析 元胞自动机 格子玻尔兹曼 微观形貌 数值模拟 AL-CU合金
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快速凝固理论与技术研究进展
18
作者 屈佳润 张建宝 +3 位作者 崔德旭 王欣欣 李思佳 王海丰 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第9期2861-2882,共22页
当前,熔融玻璃包覆、3D打印和电磁悬浮等快速凝固装置已在亚稳材料研究中得到广泛应用。随着快速凝固理论、电子信息及自动化装备技术的创新发展,新一代快速凝固设备正朝着极端制造和高度智能化方向迈进,它们通过集成先进传感器和精密... 当前,熔融玻璃包覆、3D打印和电磁悬浮等快速凝固装置已在亚稳材料研究中得到广泛应用。随着快速凝固理论、电子信息及自动化装备技术的创新发展,新一代快速凝固设备正朝着极端制造和高度智能化方向迈进,它们通过集成先进传感器和精密控制系统,以实现对凝固过程的精确控制与定向优化。在此背景下,本文首先从热力学和动力学两个维度总结了快速凝固的理论基础与技术原理,随后系统梳理了实验设备的技术进展,并深入分析其在高性能材料制备中的潜在应用前景,最后对快速凝固材料科学和技术的未来发展及挑战进行了展望。快速凝固技术与凝固理论科学深度融合,与新型材料的研发和制备协同创新,共同构成了亚稳材料科学研究迅猛发展的核心驱动力,这些研究必将共同推动材料科学实现跨越式发展。 展开更多
关键词 快速凝固 非平衡 热/动力学 微观结构 制备设备
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稀土掺杂对Mg-Sc合金马氏体相变影响的第一性原理计算
19
作者 李松 金朝晖 袁广银 《热加工工艺》 北大核心 2025年第13期99-105,共7页
采用第一性原理计算研究了稀土掺杂对Mg-Sc合金马氏体相变的影响和作用机制。结果表明:Y、Gd和Nd原子的d轨道电子增强了Mg和Sc原子间的p-d轨道电子杂化,导致马氏体相对奥氏体的稳定性增强。Y原子的光学振动较强,并与Mg原子和Sc原子的光... 采用第一性原理计算研究了稀土掺杂对Mg-Sc合金马氏体相变的影响和作用机制。结果表明:Y、Gd和Nd原子的d轨道电子增强了Mg和Sc原子间的p-d轨道电子杂化,导致马氏体相对奥氏体的稳定性增强。Y原子的光学振动较强,并与Mg原子和Sc原子的光学振动相互耦合,增强了马氏体的动力学稳定性。Gd或Nd原子推动Mg-Sc声子态密度向声子频率降低的方向平移并且Gd或Nd与Mg和Sc原子的声学振动相互耦合,导致Mg-Sc声学振动显著增强,从而减弱奥氏体和马氏体的动力学稳定性,但奥氏体的减弱程度大于马氏体。因此,Y、Gd和Nd掺杂增大Mg-Sc合金中奥氏体和马氏体的0 K内能差,从而将马氏体相变温度提高至315 K,这优于其他Mg-Sc合金。 展开更多
关键词 镁合金 稀土掺杂 相稳定性 马氏体相变 第一性原理计算
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六重对称合金枝晶生长场变量扩散元胞自动机模型
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作者 汤思璠 魏晶晶 +3 位作者 岳怡心 李鹏宇 姚曼 王旭东 《金属学报》 北大核心 2025年第6期941-952,共12页
在合金凝固枝晶生长元胞自动机(CA)模型中,正方形元胞、邻胞构造、尖锐界面模型固有特性引起的各向异性,给枝晶择优取向生长的模拟研究带来了诸多限制,特别是难以模拟六重对称合金的枝晶生长行为。本工作在借鉴相场弥散界面模型中相场... 在合金凝固枝晶生长元胞自动机(CA)模型中,正方形元胞、邻胞构造、尖锐界面模型固有特性引起的各向异性,给枝晶择优取向生长的模拟研究带来了诸多限制,特别是难以模拟六重对称合金的枝晶生长行为。本工作在借鉴相场弥散界面模型中相场变量梯度能项建模与求解方法的基础上,构建和推导了考虑元胞状态变量的场变量梯度泛函及场变量扩散方程,提出了一种新的场变量扩散元胞自动机(FCA)模型。模型考虑了成分过冷和Gibbs-Thomson效应,采用“浓度势法”处理溶质扩散和再分配,依据杠杆定理处理界面凝固的生长动力学,通过引入场变量扩散项修正界面元胞的生长速率,并利用不同条件下Mg-6%Al(质量分数)合金的枝晶生长结果对模型进行了验证。在正方形网格离散方式下,六重对称Mg-6%Al合金的枝晶尖端稳态特征和生长动力学与LGK模型的预测结果基本吻合,模型能够呈现多重合金枝晶形貌的对称性以及枝晶的随机择优取向生长,还原凝固过程的枝晶臂生长、竞争和粗化等行为。 展开更多
关键词 场变量扩散 元胞自动机 六重对称 枝晶生长 随机择优取向
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