一、铸轧速度对液态金属凝固行为的影响（论文文献综述）
周晓舟[1]（2021）在《Co-Al-W基高温合金凝固特性与单晶叶片制备工艺基础研究》文中研究表明传统钴基高温合金（Co-Ni-Cr-W基合金）具有优异的抗热腐蚀、抗热疲劳和易焊接等性能,但由于其强化方式主要为固溶强化和碳化物强化,高温强度和承温能力显着低于γ’相（Ni3Al）强化的镍基高温合金,因而未能像镍基高温合金一样获得广泛的应用。2006年,一种新的钴基高温合金Co-Al-W基合金中γ’-Co3（Al,W）相及其强化作用的发现,意味着通过调控γ’相析出使新型钴基高温合金具有与镍基高温合金相当的高温力学性能成为可能,从而为发展航空发动机和地面燃气轮机用高耐蚀、高耐温结构材料开辟了新方向。目前国内外针对Co-Al-W基高温合金的研究主要集中在通过合金化提升其承温能力、力学性能、抗氧化性能等材料性能方面,而关于合金化对凝固特性、铸造和固溶等工艺性能的影响方面关注较少,研究和阐明Co-Al-W基高温合金的铸造工艺性能及其影响因素,特别是铸造缺陷的形成机制,是该类合金铸件实现工程化应用的关键。本文研究了合金元素对Co-Al-W基高温合金的凝固特性、铸造和固溶工艺性能的影响规律,并通过数值模拟与实验相结合的方法,研究了该合金的定向凝固基本行为,实现了合金复杂单晶叶片的定向凝固制备。本文主要创新性成果如下:针对目前具有优异高温力学性能的Co-7Al-8W-1Ta-4Ti五元合金铸态组织复杂、凝固行为和凝固路径不明确的问题,采用等温淬火、定向凝固+快速淬火等方法确定了该合金的凝固路径:L→Li+γ→L2+γ+Laves→L3+γ+Laves+（β+γ’）e→L4+γ+Laves+（β+γ’）e+γ’→γ+Laves+（β+γ’）e+γ’。合金凝固时液相内W、Ta、Ti元素的强烈偏聚会导致Laves相优先析出,富Al、Ti的（β+γ’）e共晶在Laves相之后析出,过剩的Ti元素在合金凝固的最后阶段形成富Ti的γ’相。由于3种二次相中存在相同的多种合金元素,它们在凝固过程中的析出会发生相互竞争,因而可通过调整合金元素控制合金的铸态组织与凝固行为。相关结果为后续设计多组元Co-Al-W基合金提供了理论依据。在Co-Al-W-Ta-Ti合金的基础上,加入高温合金最常用的强化元素Ni和Cr,设计了 Co-30Ni-7Al-8W-5Cr-1Ta-4Ti 七元 Co-Al-W 基合金,研究了其凝固和固溶行为。结果表明,Ni、Cr元素的加入可使A1和Ta的偏析减小,对合金凝固路径的影响较小,但可使在合金凝固最后阶段形成的γ’相转变为（γ+γ’）e共晶。由于Co-30Ni-7Al-8W-5Cr-1Ta-4Ti合金中难熔元素浓度较高,固溶处理后易形成无法消除的μ相（Co7W6）。为了避免合金固溶时产生μ相,并抑制Laves相的形成,本文在强化元素Al、W总量不变的条件下,研究了 Al、W元素含量变化对合金凝固与固溶性能的影响。结果表明,Al含量增多W含量减少可以抑制合金凝固时Laves相的析出,同时也可以抑制固溶处理时μ相的形成。在上述研究结果的基础上,本文提出的新合金的设计方案为Co-30Ni-11Al-4W-5Cr-1Ta-4Ti。新合金凝固时不形成Laves相,经过双级固溶处理后新合金可获得单一的γ相组织。以Co-30Ni-11Al-4W-5Cr-1Ta-4Ti合金为基础,进一步研究了 Ni元素含量对合金热裂缺陷形成的影响。结果表明,随Ni含量的增多,W和Ti的凝固偏析增加而Ta的偏析减小,（β+γ’）e共晶的析出温度降低、体积分数降低,合金残余液相中Al、Ti元素的浓度逐渐增多,导致合金在热裂敏感区内的凝固速率降低,合金的热裂形成倾向逐渐增大。随着Ni含量的减少,合金的组织稳定性下降,固溶处理难度增加。综合考虑新合金的凝固行为、铸造性能、固溶工艺和组织稳定性,合金中的Ni含量可在20-30at.%变化。该结果为不同性能单晶叶片的制备提供了较大的成分选择空间。通过实验和热力学计算获得了 Co-30Ni-11Al-4W-5Cr-1Ta-4Ti合金定向凝固过程的边界条件和合金热物性参数,构建了该合金准确的定向凝固工艺模型。研究了加热温度、摆放方式、抽拉速度等工艺参数对合金叶片定向凝固过程温度场和组织缺陷的影响,分析了缘板处杂晶缺陷的形成原理,结合模拟结果提出一种变速抽拉工艺,初步实现了复杂单晶叶片的定向凝固制备。本文的结果可为进一步开展Co-Al-W基合金复杂单晶叶片工程化制备提供基础数据支撑。
吴文豪[2]（2021）在《非对称铸轧数值模拟及铝/镁轧制复合工艺研究》文中研究指明铝合金和镁合金作为轻质量金属材料,一直以来都被广泛应用于汽车轻量化领域。双辊铸轧技术凭借其工艺简单、流程短、效率高等优点被大规模用于铝合金板坯的生产。但是,传统的对称式双辊铸轧工艺生产出的铝合金板坯晶粒尺寸较大,中心偏析严重,因而导致铸轧板的力学性能不佳。通过改变金属液的浇注方式,将金属液先浇注到一个轧辊上,经过单个轧辊的冷却作用后,随轧辊进入双辊轧制区,铸坯离开辊缝时受到轧制作用形成非对称铸轧。利用非对称铸轧技术可以改善铸轧坯晶粒粗大,中心偏析严重等缺点,但目前对这一铸轧方法的研究较少。镁合金因其质量轻、密度小、比强度和比刚度高等优点而具有很好的发展潜力,然而,它的发展却受到了其室温成形性差,耐腐蚀性能弱,易氧化等缺点的限制。而铝合金室温塑性好和耐腐蚀性能杰出等优点恰好能够弥补镁合金性能上的不足之处,因此将铝合金和镁合金结合起来制备铝/镁复合板具有较为广阔的应用前景。本文利用有限元软件ProCAST模拟了6061铝合金非对称铸轧过程中温度场、液穴和凝固微观组织的变化规律,并依据模拟得到的结果选定合适的铸轧工艺参数指导进行非对称铸轧实验。除此之外,以非对称铸轧实验得到的6061铝合金板和AZ31挤压板为基板通过热轧复合实验成功制备出铝/镁复合板,并对复合板的组织、形貌、结合界面元素扩散以及力学性能进行了分析。得到的结论如下:（1）对铝合金非对称铸轧过程进行了热-流-组织耦合的有限元模拟,模拟结果表明由于非对称铸轧改变了金属液的浇注方式,使得非对称铸轧区的温度场和液穴形状发生了改变,具有非对称性。具体表现为同一横截面,铸轧坯先、后分别与轧辊接触的两侧温度有较大的差别,液穴形状也表现为不对称的弧形。根据微观组织模拟结果,由于金属液的凝固过程改变,铸轧坯先接触轧辊的一侧（先凝固侧）表现为较大比例的柱状晶组织,而后接触轧辊的一侧（后凝固侧）表现为较多的等轴晶组织。（2）研究了铸轧工艺参数（浇注温度、铸轧速度）对铝合金非对称铸轧的温度场、凝固微观组织、柱状晶和等轴晶比例、晶粒度以及晶体取向角的影响,选择合适的工艺参数:浇注温度为690℃,铸轧速度为8m/min,以该参数进行铝合金的非对称铸轧实验,成功制备出厚度为2.25mm的铝合金铸轧板。实验得到的铝合金铸轧板的微观组织与模拟结果基本相符。（3）非对称铸轧实验得到的6061铝合金板先、后凝固侧组织有着较大的差别,不同凝固侧铝合金板与AZ31镁合金通过多道次热轧复合实验制备出的铝/镁复合板的组织与性能也不相同。先凝固侧铝/镁复合板的结合界面呈断续分布,存在大量的空洞、裂纹等缺陷,后凝固侧铝/镁复合板的结合界面较为平直,且结合紧密。先凝固侧铝/镁复合板的抗拉强度为218MPa,延伸率为13.7%,后凝固侧铝/镁复合板的抗拉强度为237MPa,延伸率为15.3%,后凝固侧铝/镁复合板的综合力学性能优于先凝固侧铝/镁复合板。根据复合板结合界面处的元素扩散情况分析原因,由于先凝固侧铝/镁复合板结合界面处存在一个较宽的由脆硬性的金属间相Mg2Al3相和Mg17Al12相组成的扩散中间层,厚度约为25μm,这些脆硬相影响了复合板的变形能力,并且在拉伸过程中成为复合板发生断裂的源头;而后凝固侧铝/镁复合板结合界面处的扩散中间层较窄,厚度约为7μm,未形成脆硬性的金属中间相,所以后凝固侧铝/镁复合板的力学性能较好。（4）分析轧制温度对铝/镁复合板组织和力学性能的影响,得到的结论如下:总压下量不变时,取后凝固侧铝板与镁板结合。结果表明随着轧制温度提高,铝/镁复合板结合界面处的曲线形增大,缺陷增多,铝/镁复合板结合界面处扩散层的厚度也随之增加。除此之外,轧制温度提高会导致铝/镁复合板力学性能不断下降,轧制温度为350℃时,铝/镁复合板的抗拉强度为253MPa,延伸率为18.5%,轧制温度为400℃时,铝/镁复合板的抗拉强度为237MPa,延伸率为15.3%,轧制温度为450℃时,铝/镁复合板的抗拉强度为148MPa,延伸率为5.8%。原因是温度上升,原子扩散加剧形成了大量的脆硬性金属中间相,而且,铝合金和镁合金在高温下容易氧化,在结合表面生成氧化膜阻碍了铝、镁的复合,从而影响了复合板的力学性能。
冯淼[3]（2021）在《基于铜辊套的铝带高速铸轧界面换热行为及微观组织分析》文中研究指明铝合金以其较低的密度、高比强度和优异的耐腐蚀性而广泛应用于航空航天、交通、建筑和海洋工程等领域。双辊铸轧作为一种绿色、低成本的新型短流程工艺,已应用在铝带工业生产领域。目前工业生产中,钢辊套最大铸轧速度仅为1.5m/min,难以与下游轧机生产能力匹配,严重制约了铝带的生产效率。如何提高铸轧速度已经成为了铝带生产行业迫切需要解决的问题。双辊铸轧成套设备的冷却能力决定了铝液凝固速率,在钢辊套及其内部冷却系统开发陷入瓶颈的前提下,为提高铸轧速度,本文结合有限元分析和铸轧实验分别研究了铜辊套和钢辊套对铝带铸轧界面换热行为及极限铸轧能力的影响。基于一维传热原理,分别测试了铜-铝换热系数和钢-铝换热系数。通过制备相应的铜棒和钢棒,将换热面浸泡在铝液中,利用Labview软件读取铜棒和钢棒内部测温点的温升曲线。使用商业化有限元软件Deform,依据最小二乘法原理反求铜棒和钢棒与铝液间的换热系数,得到铜铝换热系数和钢铝换热系数与温度的定量关系式,为下一步有限元模拟分析温度场提供基础数据支撑。自主设计了一套兼具铜辊套与钢辊套的辊系,铸轧辊的左半部分是铜辊套,右半部分是钢辊套。如此可以很大程度上排除其它不可控因素的影响,对比铜辊套和钢辊套的铸轧温度场、成品板带的微观组织及力学性能。基于商业有限元软件Fluent,分别建立了双辊铸轧的二维、三维热流耦合模型。首先,通过有限元仿真结果得到了铜辊套和钢辊套的极限铸轧速度分别为11m/min和6m/min。然后,针对铜辊套和钢辊套分别提出了Kiss高度和铸轧速度间的关系模型。最后,通过三维热流耦合模型直观对比了铜辊套和钢辊套对熔池温度场的影响。为了验证有限元仿真结果的准确性,进行了纯铝铸轧实验。得到在浇铸温度为680℃,辊缝厚度为2mm时,钢辊套和铜辊套铸轧的极限速度,并分析铸轧速度的提高对板带微观组织和力学性能的影响。最后进行了铜/钢辊套同步铸轧实验,直观地对比相同条件下铜辊套对铸轧温度场、板带的微观组织及力学性能的影响。论文研究结论可以为铜辊套高速铸轧工业化生产提供一定的指导意义。
季策[4]（2021）在《金属包覆材料多辊固-液铸轧复合技术理论与实验研究》文中进行了进一步梳理金属包覆材料属于典型层状金属复合材料,是航空航天、电力电子等领域关键材料,其高效成形与性能控制技术一直是行业难点和国际研究热点。本文在双金属复合管双辊固-液铸轧复合工艺研究基础上,针对成形过程中产生的产品性能周向不均等突出问题,提出了金属包覆材料多辊固-液铸轧复合工艺,以铜包钢复合棒为典型对象,重点解决周向传热传质均匀性、过程仿真及工艺窗口预测、铸轧区相互作用力学行为、复合成形机理及形性调控等关键问题。为分析周向传热传质均匀性,建立了材料基础热物性参数及热塑性流变本构模型,构建了耦合多因素的完整热阻网络,分析了不同铸轧辊布置模式时铸轧辊名义半径、孔型半径和熔池高度对传热传质均匀性的影响。建立了热-流耦合仿真模型,获得了优化的工艺布置方案及设备雏形,并提出了孔型设计准则。为实现过程仿真及工艺窗口预测,自主设计了多辊固-液铸轧复合装备,基于有限差分法和数值仿真进行参数优化并完成了设备安装调试。在此基础上,基于热-流耦合仿真模型研究了熔池高度、名义铸轧速度、覆层金属浇注温度、基体金属预热温度、基体金属半径等工艺参数对凝固点高度和铸轧区出口平均温度的影响规律,建立了工程计算模型并获得了合理工艺窗口,为缩短工艺开发周期奠定了基础。为揭示铸轧区内相互作用力学行为,根据结构关系分析了铸轧区几何特性,建立了入口截面至出口截面的几何演变关系并分析了铸轧区内金属流动行为和力学图示,为力学分析奠定理论基础。然后,将固-固轧制复合阶段简化为纯减壁随动芯棒轧管过程,基于微分单元法和平面变形假设推导了轧制力工程计算模型并分析了各工艺参数影响规律,可为设备设计提供理论指导。为阐明复合成形机理及形性调控,自主搭建实验平台开展了实验研究,分析了典型产品缺陷类型及其形成原因,成功制备了界面冶金结合且周向性能均匀性良好的铜包钢复合棒。结合铸轧区宏微观演变、热-流-组织多场耦合模拟、热力学和动力学分析等,揭示了多辊固-液铸轧复合成形机理,阐述了界面反应机制和界面演化过程。基于实验平台和数值模拟分析了制备单质金属线棒材、金属包覆线棒材、双金属复合管、金属包覆芯绞线、异形截面复合材料和翅片强化复合材料的可行性,丰富了特种孔型铸轧复合理论并初步构建了先进功能复合材料铸轧工艺理论体系雏形。
王岳[5]（2021）在《基于增材制造的管材成形应用基础的研究》文中研究指明无缝金属管在工程、海洋、石油等很多重要领域广泛的被应用。传统厚壁无缝管生产流程较长、场地占用面积大、设备成本高,故本文提出一种以增材制造为基础,逐层堆叠的同时施加压力的新工艺,可缩短生产工序、节省时间与空间、可用于生产多种尺寸的厚壁管材。本文以6061铝合金作为研究对象,主要研究该工艺在初次铸轧过程以及后续重熔结合铸轧过程的复合行为与生产机制。首先,利用Fluent、Abaqus软件对初次铸轧过程进行数值模拟。利用Fluent对温度场和速度场进行分析,得到浇注温度和铸轧速度对Kiss点位置以及对熔池中金属流动状态的影响规律。通过不同参数进行分析,获得合适的浇注温度和铸轧速度参数。利用Abaqus对轧制过程金属坯应力进行分析,得到不同工艺参数下应力分布规律,以及轧制过程中金属变形。其次,对后续重熔铸轧过程进行数值分析。对比相关工艺参数对重熔过程中熔池以及已成形部分温度场的影响,并与初次铸轧过程凝固情况对比,得到两次过程中Kiss点位置分布差异。同时分析了浇注温度对重熔过程中熔池中金属流动状态的影响规律。探究同种金属无焊接连续生产的行为机理,对比不同工艺参数下轧制过程中应力分布以及金属坯变形情况,以及两次轧制过程中金属坯变形情况以及应力变化规律的差异。从温度以及应力应变的角度出发,分析了重熔铸轧过程中覆层金属与基层金属冶金结合的可能性。最后,对重熔铸轧过程进行验证性实验,通过对基层金属与覆层金属截面进行金相分析,发现重熔过程中金属液与已成形部分之间重熔后可以发生冶金结合,验证了本课题工艺方法可以生产致密的无缝管。
江昊[6]（2021）在《Al-Mg-Si合金累积叠轧制备同质片层异构材料性能及表征》文中进行了进一步梳理在工业化水平不断发展的大背景下,铝合金在各行各业都发挥了更为重要的作用。双辊铸轧技术（Twin Roll Casting,TRC）作为一种近终成形加工铸造手段,可实现短流程、低成本生产,被认为是新世纪冶金工业中极具潜力的革新技术之一。由累积叠轧工艺（Accumulative Roll Bonding,ARB）制备非均匀层状异构材料作为新兴结构材料,可突破传统强化机制强塑性难以兼顾的局限性,具有广阔的应用前景。近年来,对异种金属的层状异构材料已经进行了广泛的研究,但对于同质层状异构材料却鲜有报道。因此,本文以铸轧Al-Mg-Si合金为研究对象,通过累积叠轧技术成功制备出一种同质层状异构材料,并与传统累积叠轧方法制备的均匀层状材料进行了对比。在此基础上,提高变形温度,结合热轧与淬火工艺,进一步缩短工艺流程,同时研究了变形温度对此工艺的影响。本文的主要研究内容和主要结论如下:（1）本文采用双辊铸轧技术结合非对称浇注方法成功制备了Al-Mg-Si合金板材,通过调节辊缝得到了两种不同厚度的铸轧板材。具体的工艺参数分别为浇注温度690℃,铸轧速度8m/min,轧辊间隙2.25 mm和浇注温度700℃,铸轧速度10 m/min,轧辊间隙0.3 mm。研究了两种不同厚度的铸轧板材显微组织及力学性能差异。铸轧薄板由于冷却速度较快,二次枝晶臂间距更细小,中心偏析带明显减小。最终薄板的屈服强度和抗拉强度分别为184MPa和211MPa,延伸率为8%;厚板的屈服强度和抗拉强度为90MPa和152MPa,延伸率为23%。（2）基于双辊铸轧技术制备得到的两种不同厚度的Al-0.9Mg-1.4Si合金板材,在300℃下进行累积叠轧制备同质层状异构材料。累积叠轧过程中,由于两侧板材初始组织与性能差异,两侧板材在三个道次内经历了不同的应变路径。对累积叠轧板材进行固溶及人工时效处理后,由于初始组织差异,两侧的析出相尺寸及分布存在一定的差异,这种结构使得复合板材表现出较好的强塑性组合。（3）进一步提高累积叠轧温度,热变形与淬火工艺相结合,在550℃下进行累积叠轧制备同质层状异构材料。高温下两侧板材足够软化,两侧发生了相对均匀的变形,但两侧板材在变形过程中的回溶与动态析出存在差异。热轧-淬火一体化生产过程中冷却速率低于水淬,导致动态析出的发生,动态析出相尺寸较大,对强度贡献较小,这在一定程度上损害了后续时效性能。由于两侧板材的固溶度与析出相差异,复合板材具有较好的强塑性组合。综上,本文通过“双辊铸轧+累积叠轧”技术成功制备Al-Mg-Si合金同质层状异构材料,对其在不同的变形温度下显微组织演变及力学性能展开研究,并结合后续人工时效行为对该同质层状异构材料进行进一步研究。本文的研究结果提出了一种制备出同质片层异构复合板材的新方法,希望该工作可以为片层异构材料的制备提供新思路,扩宽结构板材等轻量化材料应用领域,为开发铝基层状异构材料及实现高效化生产提供依据。
孟凯[7]（2021）在《包覆金属复合材料固—液铸轧变形行为及截面形状控制》文中提出双金属管、双金属线是一种结构性、功能性材料,兼具了两种材料的优点,被广泛的应用在机械、建筑、化工、航天等领域。固-液铸轧是一种短流程生产工艺,已成功用于层状金属复合板的制备,具有绿色、环保、高效等优点。在此基础上,通过在铸轧辊面开设孔型与特殊的布流装置设计,实现了固-液铸轧制备双金属管和双金属线,但围绕其覆层金属变形行为尤其是截面形状控制方面的研究还有待进一步深入。本文以铜包铜绞线固-液铸轧工艺及设备为对象,开展了如下研究。首先分析了覆层材料H68黄铜的铸轧性能,并通过双辊铸轧实验与数值模拟研究了铸轧黄铜带的微观组织演化规律与机械性能。结果表明,铸轧工艺参数主要通过影响Kiss点高度影响黄铜板带的凝固组织,通过提高形核参数打破压下量可黄铜板带凝固组织的制约关系,实现黄铜板带组织细化与力学性能提高,为确保包覆材料性能提供了指导。基于ProCAST数值模拟软件,建立了固-液铸轧黄铜包覆纯铜绞线过程热-微观组织耦合仿真模型,分析了工艺参数对温度场与复合界面附近温度的影响,并给出Kiss点高度与工艺参数之间的关系,获得了铸轧区覆层金属的凝固组织分布状态。同时,通过固-液铸轧实验制备了黄铜包覆纯铜绞线,验证了固-液铸轧黄铜包覆纯铜绞线的工艺可行性。针对固-液铸轧异形截面双金属材料,提出非圆孔型固-液铸轧复合工艺,通过数值模拟分析了孔型设计参数对非圆孔型固-液铸轧复合线截面形状的影响规律,并在此基础上建立了截面形状预测模型,开发了非圆孔型固-液铸轧复合线截面形状预测程序。通过固-液铸轧实验制备了异形截面双金属线,验证了非圆孔型固-液铸轧复合工艺的可行性与截面形状预测模型的准确性。
刘泽田[8]（2020）在《Al-Mg-Si系合金亚快速凝固行为、微观组织演化及力学性能》文中研究说明铝合金在汽车行业等领域具有重大应用价值,对实现车辆轻量化、提高能源利用效率具有重要意义。基于亚快速凝固技术（冷却速率102–103℃/s）的双辊铸轧可以进一步提升铝合金的综合性能并实现高效化生产,是一种具有良好应用前景的工艺技术。然而,目前亚快速凝固铝合金的研究较少,特别是尚未有效揭示铝合金在亚快速凝固过程中溶质再分配及微观偏析、微观组织演化、力学性能等方面的科学规律,这给深入把握铝合金的亚快速凝固行为及相应的力学性能等带来了困扰和挑战。因此,本文以Al-Mg-Si系铝合金为研究对象,研究了Mg含量对亚快速凝固（200℃/s）铝合金的微观组织及含Fe相演化、微观偏析及力学性能的影响规律,优化出适合亚快速凝固的较佳成分。在30–350℃/s的冷速范围内,系统研究并阐明了不同冷速下铝合金的微观组织演化、微观偏析以及液相中溶质元素相互作用等规律。揭示了固溶温度对亚快速凝固铝合金在淬火态和人工时效后的溶质原子团簇及析出相演化、析出强化效果及机制等方面的影响规律。本文的主要研究内容和得到的主要结论如下:（1）研究了Mg含量对亚快速凝固Al-x Mg-1.0Si-0.20Fe铝合金的柱状晶向等轴晶转化（CET）、含Fe相的种类、微观偏析及相应力学性能的影响。当Mg含量为0.15 wt.%时,亚快速凝固组织全部为柱状晶,含Fe相为β-Al Fe Si;当Mg含量提高到0.73 wt.%,亚快速凝固组织中出现了少量等轴晶（面积分数～9%）,含Fe相转变为α-Al Fe Si;继续增加Mg含量,等轴晶面积分数进一步增加（≥35%）,含Fe相仍为α-Al Fe Si,枝晶界出现大量共晶Mg2Si;当Mg含量为0.73 wt.%时,亚快速凝固铝合金的微观偏析较轻,在固溶和人工时效后具有较佳的强塑性匹配;因此,适合亚快速凝固的较佳成分为Al-0.7Mg-1.0Si-0.2Fe（wt.%）。（2）研究了在30–350℃/s的冷却速率范围内铝合金微观组织的演化规律,建立了溶质分配系数与冷速之间的关系,并揭示了随冷速增加铝合金中不同溶质元素被α-Al基体捕获的能力。冷速从30℃/s提高到350℃/s后,粗大Mg2Si被完全抑制,含Fe相从β-Al Fe Si转化为α-Al Fe Si,面积分数从～3.3%降低到～0.4%;铝合金中Mg元素的溶质分配系数增加了0.22,而Si和Fe元素的溶质分配系数分别增加0.09和0.06;因此,Mg元素的溶质分配系数对冷却速率的变化较为敏感,随冷速增加Mg元素较容易被α-Al基体所捕获。（3）基于BCT模型,建立了适用于多元稀溶液的枝晶自由生长动力学模型。在30–350℃/s冷却速率的范围内,Al-Mg-Si-Fe四元铝合金的枝晶生长速率介于0.05–0.68 m/s;通过Aziz方程获得了Mg、Si和Fe元素的理论溶质分配系数,发现Mg、Si元素的理论溶质分配系数与实测值接近,而Fe元素相差较大;这是因为Si元素促进了Fe在液态Al中的扩散。（4）研究了固溶温度对亚快速凝固铝合金析出强化效果的影响。400℃固溶的淬火态铝合金维氏硬度为38.6 HV,经170℃、11 h人工时效后维氏硬度值为40.8 HV,基本无析出强化;450℃固溶的淬火态铝合金维氏硬度为47.9 HV,人工时效4 h后维氏硬度提高到58.4 HV,产生析出强化;550℃固溶的淬火态铝合金维氏硬度为83.5 HV,人工时效0.5 h后维氏硬度提高到85.1 HV,产生析出强化;因此,较高的固溶温度会加快铝合金的析出强化响应;固溶温度从400℃升高到550℃,淬火态铝合金的维氏硬度提高44.9 HV,人工时效态铝合金的维氏硬度提高77.6 HV;因而,高的固溶温度也会提升铝合金的析出强化效果。（5）研究并揭示了固溶温度对亚快速凝固铝合金溶质原子团簇和析出相的影响机制。400℃固溶的铝合金在淬火态和经170℃、11 h人工时效后均没有形成溶质原子团簇或析出相;550℃固溶的铝合金在淬火态存在大量Mg-Si团簇结构,团簇的半径约0.8±0.3 nm,密度约1.86×1024 m-3;人工时效后,基体中形成了亚稳析出相β",密度约1.64×1023 m-3;此外,400℃固溶的淬火态铝合金基体中Mg和Si元素含量分别约为0.22 at.%和0.52 at.%;550℃固溶的淬火态铝合金基体中Mg和Si元素的含量升高到约0.64 at.%和1.15 at.%;因此,高的固溶温度可以提升淬火态铝合金基体中溶质原子的固溶度;固溶温度400℃时,淬火态铝合金屈服强度为65 MPa;固溶温度为550℃时,淬火态铝合金屈服强度为163 MPa,屈服强度提高98 MPa。屈服强度的增量主要由固溶强化和团簇强化提供,其中固溶强化贡献约41 MPa,团簇强化贡献约57 MPa,因而团簇强化的贡献较高。综上,本文研究了Mg含量对亚快速凝固Al-Mg-Si-Fe合金微观组织及力学性能的影响规律,并优化出适合于亚快速凝固的较佳化学成分。然后系统研究并阐明了铝合金的亚快速凝固行为以及固溶温度对亚快速凝固铝合金溶质原子团簇和析出相的影响机制,揭示了固溶温度对亚快速凝固铝合金析出强化效果的影响规律。本文的研究结果为深入理解铝合金的亚快速凝固行为,进而调控其微观组织和力学性能,开发基于亚快速凝固技术的高性能Al-Mg-Si系铝合金并实现高效化生产提供了依据。
赵展[9]（2020）在《增压涡轮用高温合金组织和工艺对热裂的影响与控制》文中提出使用不同镍基高温合金浇注增压涡轮后,涡轮叶片出现不同程度的热裂。为了改善增压涡轮的热裂问题,减小热裂倾向性以提高产品合格率,本文以K418,K419及K424合金为研究对象,系统分析不同批次增压涡轮的开裂现象,总结影响开裂的因素。采用实验及理论计算的方法深入研究组织特征、凝固特性及铸造工艺对热裂倾向性的影响规律。通过显微组织观察及有限元模拟分析多个批次增压涡轮的开裂现象,明确了枝晶间的共晶组织和凝固过程中形成的热应力是导致涡轮热裂的主要原因。系统分析热裂倾向性不同的三种合金的显微组织,确定共晶组织与热裂倾向性之间存在关联性,共晶组织尺寸越大,数量越多,合金的热裂倾向性越大。定义共晶影响因子Ef（Ff=晶数量×共晶尺寸）来评估合金的热裂倾向性。研究获得了 Al、Ti含量和冷却速度对共晶组织的影响规律。随Ti含量增加,研究合金共晶组织的数量及尺寸均增大,Al对共晶组织的影响程度比Ti弱。冷却速度对共晶尺寸的影响存在明显的拐点,随着冷却速度增加,共晶组织数量及尺寸增大;冷却速度过大,形成细小的枝晶组织,枝晶间的共晶组织呈现出小尺寸的特点,但热应力也随之增大。提出控制Al、Ti含量（尤其是Ti的含量）及冷却速度而降低热裂倾向性的成分及组织控制原则。对合金的凝固特性及元素偏析行为的研究结果表明,γ’相形成元素（Al、Ti）含量越高,尤其是Ti元素含量越高,其在液相中强烈偏析,液相成分在残余液相数量较多、尺寸较大时达到共晶成分点,导致共晶组织形核析出。共晶的数量及尺寸反映了凝固过程中元素的偏析情况以及残余液相的形貌特征。共晶组织尺寸越大,数量越多,凝固末期枝晶的搭接越不充分,热裂倾向性越高。揭示了共晶组织特征影响合金热裂倾向性的根本原因。采用铸造模拟软件ProCAST计算了增压涡轮凝固过程中的应力场,给出了铸造工艺对不同合金热应力的影响规律。对热裂倾向性较高的K424合金,应该尽量避免较低的模壳温度及浇注温度。综合考虑凝固时间及热应力,提出了降低热裂倾向性的铸造工艺参数选取原则。构建了双性能整体叶盘晶粒组织的计算模型,探讨和实现了对整体叶盘双晶粒组织的模拟计算。综上,本文通过实验和理论计算的方法,提出了共晶组织特征影响合金热裂倾向性的原因及控制方向;明确了减小热应力的工艺控制原则。为高温合金增压涡轮的质量控制提供理论分析方法和实验依据。
于扬[10]（2020）在《双辊铸轧镁合金薄带数值模拟及工艺参数优化》文中指出镁合金作为最轻的金属材料,其拥有优异的综合特性,在电子电器行业以及国防军事工业等相关领域都有广泛的应用,是目前我国金属科学研究的重点之一。镁合金由于受自身元素结构的限制,在其轧制成形的过程中出现的问题较多,导致其生产工序变得复杂化,严重限制了镁合金材料的开发和运用。双辊铸轧技术是一项金属材料加工的国际前沿技术,它可以显着的缩短金属材料的加工流场,降低生产成本,将双辊铸轧技术应用于镁合金的生产是当今我国镁合金行业的主要研究热点之一。然而在镁合金双辊铸轧过程中其涉及工艺参数较多,若只通过实验的方式来验证并优化工艺参数,那将对时间、人力以及财力都是很大的浪费。计算机模拟仿真技术的发展使得此问题得到了有效的解决,我们可以先通过数值模拟的方式进行优化,再通过实验进行验证和指导,尽可能的减少了时间、人力以及财力的浪费。本文选择双辊铸轧镁合金薄带成形过程为研究方向,对双辊铸轧镁合金薄带成形过程中熔池内镁液流动、传热和凝固过程进行了数值模拟。研究获得的结果对镁合金双辊铸轧工业化应用具有理论意义和实用价值。本文利用ANSYS有限元软件对双辊铸轧镁合金薄带成形过程的关键问题进行详细研究,取得了预期的研究成果。本文的主要工作和创新研究结果如下:（1）根据双辊铸轧工艺的特点,确定了双辊铸轧过程中的湍流流动、传热和凝固过程的控制方程。对铸轧模型中关键问题（固相率、凝固潜热和湍流粘度）进行了处理,描述出了铸轧过程湍流流动的统一方程。（2）根据铸轧凝固变形特点,通过热平衡计算的方法建立了凝固点位置的预测模型,得到了铸轧参数与凝固点位置的关系。（3）利用热轧理论和现代连铸理论简化了铸轧力计算模型,解决了求解应力方程组算法时所存在的计算困难且计算量大的缺点,从而简化了繁杂的铸轧力计算。（4）采用热流耦合有限元分析理论对双辊铸轧镁合金薄带成形过程中温度场和凝固场进行了数值模拟。揭示了不同工艺参数（铸轧速度、铸轧温度、辊缝大小、铸轧区长度）对铸轧区温度场和铸轧力的影响规律。（5）采用了有限元模拟分析结合正交分析的方法对铸轧工艺参数（铸轧速度、铸轧温度、辊缝大小、铸轧区长度、水冷却强度）进行优化,优化得出最优的工艺参数组合:铸轧温度为720℃,铸轧速度为1m/min,辊缝宽度为2mm,铸轧区长度65mm,水冷强度12000W m 2?K。
二、铸轧速度对液态金属凝固行为的影响（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、铸轧速度对液态金属凝固行为的影响（论文提纲范文）
（1）Co-Al-W基高温合金凝固特性与单晶叶片制备工艺基础研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.1.3 研究目的与意义 |
| 1.2 铸造高温合金发展概述 |
| 1.2.1 定向凝固技术 |
| 1.2.2 单晶制备技术 |
| 1.3 铸造高温合金的凝固行为研究 |
| 1.3.1 铸造高温合金凝固特性 |
| 1.3.2 铸造高温合金凝固特征温度 |
| 1.3.3 铸造高温合金凝固偏析 |
| 1.3.4 铸造高温合金凝固缺陷 |
| 1.4 铸造高温合金定向凝固工艺研究 |
| 1.4.1 铸造高温合金定向凝固工艺模拟研究 |
| 1.4.2 铸造高温合金定向凝固工艺实验研究 |
| 1.5 Co-Al-W基铸造高温合金研究现状与存在问题 |
| 1.5.1 Co-Al-W基铸造高温合金的相组成和成分特征 |
| 1.5.2 Co-Al-W基铸造高温合金的高温力学性能 |
| 1.5.3 Co-Al-W基铸造高温合金凝固行为 |
| 1.5.4 Co-Al-W基铸造高温合金急需解决问题与发展方向 |
| 2 研究内容、技术路线与创新点 |
| 2.1 研究内容 |
| 2.2 技术路线 |
| 2.3 创新点 |
| 3 添加Ta和Ti对Co-7Al-8W合金凝固行为的影响 |
| 3.1 Ta、Ti元素对合金铸态组织的影响 |
| 3.2 Ta、Ti元素对合金固液相线的影响 |
| 3.3 Ta、Ti元素对合金凝固偏析行为的影响 |
| 3.4 Ta、Ti元素对合金凝固路径的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Al、W含量对Co-30Ni-xAl-(15-x)W-5Cr-1Ta-4Ti合金凝固和固溶行为的影响 |
| 4.1 Al、W含量对合金凝固行为的影响 |
| 4.1.1 Al、W含量对合金铸态组织的影响 |
| 4.1.2 Al、W含量对合金固液相线的影响 |
| 4.1.3 Al、W含量对合金凝固偏析行为的影响 |
| 4.1.4 Al、W含量对合金凝固行为的影响 |
| 4.2 Al、W含量对合金固溶行为的影响 |
| 4.3 合金固溶过程中μ相的形成机制 |
| 4.3.1 合金固溶过程中的组织演变 |
| 4.3.2 合金中μ相的析出机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Ni含量对Co-xNi-11Al-4W-5Cr-1Ta-4Ti合金凝固行为和热裂缺陷的影响 |
| 5.1 Ni含量对合金凝固特性的影响 |
| 5.2 Ni含量对合金凝固过程组织演变的影响 |
| 5.3 Ni含量对合金热裂形成倾向的影响 |
| 5.4 Ni含量对合金固溶行为的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 Co-30Ni-11Al-4W-5Cr-1Ta-4Ti合金定向凝固模拟与单晶叶片制备工艺确定 |
| 6.1 定向凝固工艺模拟模型 |
| 6.1.1 定向凝固工艺简化物理模型 |
| 6.1.2 定向凝固过程传热模型 |
| 6.1.3 晶粒组织模拟计算模型 |
| 6.2 热物性参数与边界条件设置 |
| 6.2.1 模拟所用热物性参数设置 |
| 6.2.2 模拟所用边界条件设置 |
| 6.2.3 晶粒组织模拟参数设置 |
| 6.3 合金定向凝固过程的模拟与实验分析 |
| 6.3.1 棒状铸件模拟与实验分析 |
| 6.3.2 工艺参数对合金定向凝固过程的影响 |
| 6.4 合金单晶叶片定向凝固工艺确定 |
| 6.4.1 摆放方式对单晶叶片定向凝固过程的影响 |
| 6.4.2 抽拉速度对单晶叶片定向凝固过程的影响 |
| 6.4.3 单晶叶片定向凝固工艺的确定与实验验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）非对称铸轧数值模拟及铝/镁轧制复合工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 铝合金双辊铸轧工艺概述 |
| 1.2.1 国内外对双辊铸轧技术的研究现状 |
| 1.2.2 双辊铸轧过程的数值模拟研究 |
| 1.2.3 铸轧凝固微观组织的数值模拟 |
| 1.3 铝/镁复合板的制备方法 |
| 1.3.1 扩散结合法 |
| 1.3.2 爆炸复合法 |
| 1.3.3 轧制复合法 |
| 1.4 金属复合板的结合机理 |
| 1.5 本文的研究意义和主要内容 |
| 第2章 铸轧凝固过程的有限元理论 |
| 2.1 铸轧过程有限元理论 |
| 2.1.1 铸轧过程传热理论 |
| 2.1.2 铸轧过程流动理论 |
| 2.1.3 晶体的形核与长大模型 |
| 2.2 微观组织模拟的方法 |
| 2.2.1 确定性方法 |
| 2.2.2 随机性方法 |
| 2.3 ProCAST中的CAFE模块 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非对称铸轧6061 铝合金凝固微观组织的仿真 |
| 3.1 非对称铸轧有限元模型的建立 |
| 3.1.1 非对称铸轧概述 |
| 3.1.2 基本假设 |
| 3.1.3 有限元模型的建立 |
| 3.2 关键问题的处理 |
| 3.2.1 固相率的处理 |
| 3.2.2 凝固潜热的处理 |
| 3.3 铝合金的物性参数 |
| 3.4 初始条件和边界条件 |
| 3.5 6061 铝合金板带非对称铸轧数值模拟结果 |
| 3.5.1 铝合金温度场变化规律 |
| 3.5.2 铝合金凝固过程变化规律 |
| 3.5.3 铝合金微观组织变化规律 |
| 3.6 工艺参数对铝合金铸轧温度场的影响 |
| 3.6.1 浇注温度对温度场的影响 |
| 3.6.2 铸轧速度对温度场的影响 |
| 3.7 工艺参数对铝合金凝固组织的影响 |
| 3.7.1 浇注温度对凝固微观组织的影响 |
| 3.7.2 铸轧速度对凝固微观组织的影响 |
| 3.8 仿真结果验证 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 铝/镁热轧复合工艺研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料 |
| 4.3 实验方法 |
| 4.3.1 6061 铝合金非对称铸轧实验 |
| 4.3.2 铝/镁热轧复合实验 |
| 4.4 组织与性能分析 |
| 4.4.1 光学显微组织分析(OM) |
| 4.4.2 铝/镁复合板结合界面形貌观察和能谱分析(SEM+EDS) |
| 4.4.3 室温拉伸性能测试 |
| 4.4.4 拉伸断口分析 |
| 4.4.5 显微硬度测试 |
| 4.5 技术路线 |
| 4.6 铝/镁复合板显微组织观察 |
| 4.6.1 先、后凝固侧铝/镁复合板的结合界面观察 |
| 4.6.2 轧制温度对铝/镁复合板的结合界面影响 |
| 4.7 铝/镁复合板结合界面处的元素扩散 |
| 4.7.1 先、后凝固侧铝/镁复合板结合界面元素扩散分析 |
| 4.7.2 轧制温度对铝/镁复合板结合界面元素扩散的影响 |
| 4.8 铝/镁复合板力学性能分析 |
| 4.8.1 拉伸性能 |
| 4.8.2 显微硬度 |
| 4.9 断口扫描分析 |
| 4.10 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于铜辊套的铝带高速铸轧界面换热行为及微观组织分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的与意义 |
| 1.2 铸轧技术研究概况 |
| 1.3 国内外铝带铸轧研究现状 |
| 1.3.1 国外铝带铸轧研究现状 |
| 1.3.2 国内铝带铸轧研究现状 |
| 1.4 铝带高速铸轧研究现状 |
| 1.4.1 国外高速铸轧研究现状 |
| 1.4.2 国内高速铸轧研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 铜-铝与钢-铝固液界面换热系数测试实验 |
| 2.1 铜-铝固液接触换热系数测定 |
| 2.1.1 实验原理 |
| 2.1.2 实验方案 |
| 2.1.3 实验材料 |
| 2.1.4 实验过程 |
| 2.1.5 实验结果分析 |
| 2.2 钢-铝液接触换热系数测定 |
| 2.2.1 实验目的 |
| 2.2.2 实验方法与材料 |
| 2.2.3 实验结果 |
| 2.3 Deform反求铜-铝与钢-铝换热系数 |
| 2.3.1 换热系数反求原理 |
| 2.3.2 铜-铝换热系数反求 |
| 2.3.3 钢-铝换热系数反求 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 钢-铜组合辊套铸轧辊系设计与制造 |
| 3.1 辊系结构设计 |
| 3.1.1 辊系整体布局 |
| 3.1.2 辊套设计 |
| 3.1.3 辊芯及内部冷却水道设计 |
| 3.1.4 布流器及密封方式的设计 |
| 3.2 铜-钢组合辊系的加工 |
| 3.2.1 零件机加工 |
| 3.2.2 辊系装配 |
| 3.3 铍青铜热处理工艺 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 铝带铸轧热-流耦合模拟 |
| 4.1 铸轧熔池内铝液流动和传热数学模型 |
| 4.1.1 熔池内铝液流场和传热数学模型基本假设 |
| 4.1.2 基本控制方程 |
| 4.1.3 边界条件设置 |
| 4.1.4 二维计算域与网格划分 |
| 4.2 铸轧速度对温度场的影响 |
| 4.2.1 钢辊套铸轧速度对温度场的影响 |
| 4.2.2 铜辊套铸轧速度对温度场的影响 |
| 4.3 Kiss点高度与铸轧速度关系 |
| 4.3.1 钢辊套铸轧Kiss点高度与铸轧速度关系 |
| 4.3.2 铜辊套铸轧Kiss点高度与铸轧速度关系 |
| 4.4 铜-钢组合辊套铸轧三维温度场分析 |
| 4.4.1 三维热流耦合模型建立 |
| 4.4.2 三维热-流耦合模拟结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 铝带高速铸轧实验及工业化模拟 |
| 5.1 钢辊套铸轧实验 |
| 5.1.1 钢辊套极限铸轧速探究 |
| 5.1.2 轧制力分析 |
| 5.1.3 力学性能测试 |
| 5.2 铜辊套铸轧实验 |
| 5.2.1 铜辊套粘辊的处理方法 |
| 5.2.2 铜辊套极限铸轧速度探究实验 |
| 5.2.3 力学性能测试 |
| 5.3 铜-钢组合辊套同步铸轧实验 |
| 5.3.1 实验方式和参数 |
| 5.3.2 力学性能测试 |
| 5.3.3 金相显微组织观察 |
| 5.4 微观组织随铸轧速度演变 |
| 5.4.1 钢辊套铸轧速度变化对铝带微观组织影响 |
| 5.4.2 铜辊套铸轧速度变化对铝带微观组织影响 |
| 5.4.3 同步铸轧断口对比 |
| 5.5 铜辊套铸轧铝带的工业化指导 |
| 5.5.1 模型建立 |
| 5.5.2 结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（4）金属包覆材料多辊固-液铸轧复合技术理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 金属包覆材料研究进展 |
| 1.2.1 市场需求及行业应用 |
| 1.2.2 固-固相复合法 |
| 1.2.3 固-液相复合法 |
| 1.2.4 液-液相复合法 |
| 1.2.5 制备技术及性能调控现状 |
| 1.3 复杂截面产品铸轧技术研究进展 |
| 1.3.1 铸轧技术国内外发展现状 |
| 1.3.2 横向变截面板带铸轧工艺 |
| 1.3.3 纵向变截面板带铸轧工艺 |
| 1.3.4 圆形截面产品铸轧工艺 |
| 1.3.5 复杂截面产品铸轧技术发展趋势 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源背景 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 多辊固-液铸轧复合工艺理论分析及方案优化 |
| 2.1 材料性能参数 |
| 2.1.1 工业紫铜T2 |
| 2.1.2 普碳钢Q345 |
| 2.1.3 辊套 42CrMo |
| 2.2 传热传质过程分析 |
| 2.2.1 热量传递基本方式 |
| 2.2.2 接触界面演变及传热机理 |
| 2.2.3 钢-铜固-液界面换热系数测试反求 |
| 2.2.4 多辊固-液铸轧复合工艺热阻网络 |
| 2.3 铸轧区几何均匀性分析 |
| 2.3.1 铸轧区几何特征 |
| 2.3.2 铸轧辊名义半径影响 |
| 2.3.3 铸轧辊孔型半径影响 |
| 2.3.4 铸轧区熔池高度影响 |
| 2.4 传热传质均匀性对比分析 |
| 2.4.1 热-流耦合仿真模型 |
| 2.4.2 布置模式对比 |
| 2.4.3 工艺布局优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 多辊固-液铸轧复合设备设计及过程仿真 |
| 3.1 多辊固-液铸轧复合设备设计 |
| 3.1.1 铸轧机主机座 |
| 3.1.2 熔炼浇注系统 |
| 3.1.3 主传动系统 |
| 3.1.4 设备虚拟装配 |
| 3.2 多辊固-液铸轧复合设备优化 |
| 3.2.1 基体金属预热温度控制方法 |
| 3.2.2 铸轧辊冷却能力影响因素分析 |
| 3.2.3 开浇工艺方案优化 |
| 3.3 工艺参数影响规律分析 |
| 3.3.1 模型简化及边界条件 |
| 3.3.2 熔池高度影响 |
| 3.3.3 名义铸轧速度影响 |
| 3.3.4 覆层金属浇注温度影响 |
| 3.3.5 基体金属预热温度影响 |
| 3.3.6 基体金属半径影响 |
| 3.4 工艺窗口预测及平台搭建 |
| 3.4.1 工程计算模型构建 |
| 3.4.2 合理工艺窗口预测 |
| 3.4.3 实验平台安装调试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 多辊固-液铸轧复合工艺轧制力工程计算模型 |
| 4.1 固-液铸轧区特性分析 |
| 4.1.1 出口截面几何参数 |
| 4.1.2 熔池高度及变形区高度 |
| 4.1.3 入口截面几何参数 |
| 4.1.4 力学图示及金属流动 |
| 4.2 轧制力工程计算模型 |
| 4.2.1 基本假设 |
| 4.2.2 微分单元划分 |
| 4.2.3 单位压力公式 |
| 4.2.4 平均单位压力公式 |
| 4.3 模型验证及工艺因素影响分析 |
| 4.3.1 仿真模型及边界条件 |
| 4.3.2 布置模式影响分析 |
| 4.3.3 工程计算模型验证 |
| 4.3.4 工艺参数影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多辊固-液铸轧复合工艺实验及机理分析 |
| 5.1 多辊固-液铸轧复合工艺实验研究 |
| 5.1.1 铸轧复合实验方案 |
| 5.1.2 侧耳产生机理分析 |
| 5.1.3 信息测试及热处理策略 |
| 5.1.4 产品周向性能均匀性分析 |
| 5.2 多辊固-液铸轧复合工艺机理分析 |
| 5.2.1 铸轧区演变及成形原理 |
| 5.2.2 热-流-组织多场耦合分析 |
| 5.2.3 固-液铸轧界面复合机理 |
| 5.3 典型金属包覆材料试制研究 |
| 5.3.1 单质金属线棒材 |
| 5.3.2 金属包覆线棒材 |
| 5.3.3 双金属复合管材 |
| 5.3.4 金属包覆芯绞线 |
| 5.3.5 异形截面复合材料 |
| 5.3.6 翅片强化复合材料 |
| 5.3.7 工艺研究现状及难点 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）基于增材制造的管材成形应用基础的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和目的 |
| 1.2 增材制造的研究现状 |
| 1.3 连续铸轧的研究现状 |
| 1.4 半固态轧制的研究现状 |
| 1.5 课题研究的主要内容及意义 |
| 第2章 连续铸轧过程的基本理论 |
| 2.1 运动学基础 |
| 2.2 传热分析理论 |
| 2.2.1 热传导 |
| 2.2.2 热对流 |
| 2.2.3 热辐射 |
| 2.3 流体力学基本方程 |
| 2.3.1 连续性方程 |
| 2.3.2 动量守恒方程 |
| 2.3.3 能量方程与导热方程 |
| 2.3.4 流体流动状态 |
| 2.4 凝固模型 |
| 2.4.1 固相率与温度的关系 |
| 2.4.2 凝固潜热的处理 |
| 2.5 金属弹塑性力学 |
| 2.5.1 三维应力状态 |
| 2.5.2 应变分析 |
| 2.5.3 塑性变形准则 |
| 2.6 模型的基本假设 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 连续铸轧初始建立过程数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元模型 |
| 3.2.1 几何模型建立 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 铸轧参数与边界条件的设置 |
| 3.2.4 材料热物性参数 |
| 3.3 铸轧初始过程建立的模拟 |
| 3.3.1 温度场分析 |
| 3.3.2 流场分析 |
| 3.3.3 应力分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 连续铸轧稳定过程数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元模型的建立 |
| 4.2.1 有限元模型 |
| 4.2.2 工艺参数与边界条件 |
| 4.3 重熔阶段铸轧模拟结果分析 |
| 4.3.1 温度场分析 |
| 4.3.2 流场分析 |
| 4.3.3 应力分析 |
| 4.3.4 冶金结合分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 连续铸轧工艺可行性验证 |
| 5.1 实验目的 |
| 5.2 实验前期准备 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 铸轧工艺参数 |
| 5.2.3 实验装置 |
| 5.2.4 实验前处理 |
| 5.3 实验过程 |
| 5.4 实验结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）Al-Mg-Si合金累积叠轧制备同质片层异构材料性能及表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 Al-Mg-Si合金 |
| 1.3 双辊铸轧工艺 |
| 1.3.1 双辊铸轧技术概述 |
| 1.3.2 双辊铸轧技术国内外研究进展 |
| 1.4 累积叠轧工艺 |
| 1.4.1 累积叠轧技术概述 |
| 1.4.2 界面结合理论 |
| 1.4.3 国内外累积叠轧研究进展 |
| 1.5 异构材料 |
| 1.6 研究内容 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 铸轧工艺 |
| 2.2.2 累积叠轧工艺 |
| 2.3 微观组织表征 |
| 2.3.0 化学成分分析 |
| 2.3.1 金相显微镜分析 |
| 2.3.2 电子背散射显微镜分析 |
| 2.3.3 扫描电子显微镜分析 |
| 2.3.4 透射电子显微镜分析 |
| 2.4 力学性能测试 |
| 2.4.1 拉伸性能的测试 |
| 2.4.2 维氏显微硬度测试 |
| 2.5 技术路线 |
| 第3章 铸轧Al-Mg-Si合金组织及性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 铸轧板材制备 |
| 3.3 微观组织 |
| 3.3.1 金相组织 |
| 3.3.2 二次枝晶臂间距 |
| 3.3.3 SEM分析 |
| 3.3.4 EBSD分析 |
| 3.3.5 织构分析 |
| 3.4 力学性能 |
| 3.4.1 拉伸性能 |
| 3.4.2 断口形貌 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 累积叠轧同质材料复合板制备及性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 累积叠轧板材外观 |
| 4.3 显微组织演变 |
| 4.3.1 焊合界面分析 |
| 4.3.2 EBSD分析 |
| 4.3.3 织构分析 |
| 4.4 力学性能 |
| 4.4.1 硬度测试 |
| 4.4.2 拉伸性能 |
| 4.4.3 断口形貌 |
| 4.5 复合板材的时效行为 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 高温累积叠轧同质材料复合板制备及性能分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高温累积叠轧板材外观 |
| 5.3 高温累积叠轧工艺显微组织演变 |
| 5.3.1 焊合界面分析 |
| 5.3.2 SEM及 EDS分析 |
| 5.3.3 EBSD分析 |
| 5.3.4 织构分析 |
| 5.4 力学性能 |
| 5.4.1 拉伸性能 |
| 5.4.2 断口形貌 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（7）包覆金属复合材料固—液铸轧变形行为及截面形状控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 双金属线制备工艺现状 |
| 1.3 固-液铸轧复合工艺研究现状 |
| 1.4 课题来源于研究内容 |
| 第2章 铸轧态黄铜微观组织特征分析 |
| 2.1 黄铜带双辊铸轧实验模拟 |
| 2.1.1 数学模型 |
| 2.1.2 模型简化 |
| 2.2 黄铜带双辊铸轧实验 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 工艺参数对凝固组织的影响 |
| 2.3.2 铸轧黄铜的力学性能 |
| 2.4 结论 |
| 第3章 固-液铸轧复合双金属线温度场分析 |
| 3.1 铸轧区热-流耦合模型 |
| 3.1.1 固-液铸轧区的几何模型 |
| 3.1.2 边界条件与模型简化 |
| 3.2 工艺参数对温度场的影响 |
| 3.2.1 铸轧区的温度场与Kiss点分布特点 |
| 3.2.2 铸轧速度对温度场的影响 |
| 3.2.3 浇注温度对温度场的影响 |
| 3.2.4 线芯温度对温度场的影响 |
| 3.2.5 线芯直径对Kiss点、温度场的影响 |
| 3.3 铸轧区热流-组织耦合模型 |
| 3.3.1 模型简化与边界条件 |
| 3.3.2 结果与分析 |
| 3.4 固-液铸轧黄铜包覆线实验 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 固-液铸轧异形截面双金属线分析 |
| 4.1 非圆孔型固-液铸轧复合工艺 |
| 4.1.1 铸轧辊设计 |
| 4.1.2 布流器与侧封装置设计 |
| 4.2 数值模型 |
| 4.2.1 模型简化 |
| 4.2.2 数值模型的边界条件 |
| 4.3 设计参数对双金属线截面形状的影响 |
| 4.4 设计参数对双金属线均匀性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 异形截面双金属线截面形状预测模型 |
| 5.1 宽展模型 |
| 5.2 宽展模型系数 |
| 5.3 双金属线截面形状模型 |
| 5.4 截面形状预测模型与程序 |
| 5.4.1 截面形状预测模型 |
| 5.4.2 预测程序GUI设计 |
| 5.5 固-液铸轧复合实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（8）Al-Mg-Si系合金亚快速凝固行为、微观组织演化及力学性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 过冷熔体非平衡凝固理论 |
| 1.2.1 溶质再分配与溶质捕获 |
| 1.2.2 非平衡凝固过程的过冷理论 |
| 1.2.3 过冷熔体枝晶自由生长模型 |
| 1.3 溶质元素微观偏析理论 |
| 1.4 Al-Mg-Si系铝合金的析出强化机制 |
| 1.4.1 铝合金热处理工艺 |
| 1.4.2 Al-Mg-Si系铝合金的时效析出机制 |
| 1.4.3 合金元素对Al-Mg-Si体系时效析出的影响 |
| 1.5 亚快速凝固研究进展 |
| 1.5.1 冷却速率分类 |
| 1.5.2 亚快速凝固工艺技术 |
| 1.5.3 亚快速凝固研究现状 |
| 1.5.4 亚快速凝固研究存在的一些问题 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 第2章 实验材料和方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 合金熔炼工艺 |
| 2.2.2 非平衡凝固工艺 |
| 2.2.3 轧制及热处理工艺 |
| 2.3 样品检测与表征 |
| 2.3.1 化学成分分析 |
| 2.3.2 微观组织检测 |
| 2.3.3 材料性能测试 |
| 2.4 技术路线 |
| 第3章 亚快速凝固铝合金微观组织及力学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 凝固工艺对6022铝合金微观组织及力学性能的影响 |
| 3.2.1 实验材料及制备 |
| 3.2.2 凝固过程分析 |
| 3.2.3 微观组织 |
| 3.2.4 力学性能 |
| 3.3 Mg对亚快速凝固铝合金微观组织及力学性能的影响 |
| 3.3.1 实验材料及制备 |
| 3.3.2 Mg含量对铝合金CET的作用及机制 |
| 3.3.3 Mg含量对铝合金相选择的作用及机制 |
| 3.3.4 Mg含量对铝合金微观偏析的作用及机制 |
| 3.3.5 Mg含量对铝合金力学性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多元Al-Mg-Si-Fe合金的亚快速凝固行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料及制备 |
| 4.2.1 材料化学成分 |
| 4.2.2 非平衡凝固工艺 |
| 4.3 微观组织演化研究 |
| 4.3.1 冷却速率对SDAS的影响 |
| 4.3.2 冷却速率对第二相的影响 |
| 4.4 微观成分偏析研究 |
| 4.4.1 冷却速率对溶质元素分布的影响 |
| 4.4.2 实际溶质分配系数计算 |
| 4.4.3 Al-0.76Mg-0.93Si-0.20Fe铝合金微观成分偏析 |
| 4.5 Al-Mg-Si-Fe四元体系溶质相互作用及机制 |
| 4.5.1 多元体系枝晶自由生长模型 |
| 4.5.2 Al-0.76Mg-0.93Si-0.20Fe合金枝晶生长速率计算 |
| 4.5.3 Al-0.76Mg-0.93Si-0.20Fe四元体系溶质间相互作用 |
| 4.5.4 溶质元素在液态Al中的扩散系数 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 固溶温度对亚快速凝固铝合金人工时效的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料及制备 |
| 5.3 铝合金亚快速凝固组织 |
| 5.4 固溶温度对铝合金微观组织的影响 |
| 5.5 固溶温度对铝合金电导率的影响 |
| 5.6 固溶温度对铝合金力学性能的影响 |
| 5.6.1 时效硬化曲线 |
| 5.6.2 力学性能 |
| 5.7 固溶温度对析出相的影响 |
| 5.7.1 TEM组织表征 |
| 5.7.2 APT组织表征 |
| 5.7.3 固溶温度对溶质原子固态扩散的影响 |
| 5.7.4 固溶温度对Al基体空位浓度的影响 |
| 5.7.5 DSC分析 |
| 5.8 淬火态铝合金强化机制 |
| 5.9 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（9）增压涡轮用高温合金组织和工艺对热裂的影响与控制（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 增压涡轮的生产制造及热裂问题 |
| 1.1.1 增压涡轮用材现状及发展趋势 |
| 1.1.2 增压涡轮的制备技术现状及发展趋势 |
| 1.1.3 高温合金铸件的热裂问题 |
| 1.2 热裂的研究现状 |
| 1.2.1 热裂的形成机理 |
| 1.2.2 影响热裂产生的因素 |
| 1.2.3 热裂模型及判据的研究 |
| 1.3 凝固过程的有限元模拟方法 |
| 1.4 研究内容与思路 |
| 2 实验材料和方法 |
| 2.1 研究材料 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 热力学计算 |
| 2.2.2 等温凝固实验 |
| 2.2.3 差示扫描量热实验 |
| 2.2.4 ProCAST模拟 |
| 2.2.5 合金的组织观察及分析 |
| 3 整体涡轮铸件的缺陷 |
| 3.1 涡轮叶片的开裂现象 |
| 3.2 影响涡轮叶片开裂的因素 |
| 3.2.1 组织 |
| 3.2.2 热应力 |
| 3.3 涡轮的缩松缩孔 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 增压涡轮用合金析出相特征 |
| 4.1 合金显微组织特征 |
| 4.2 共晶组织对热裂的影响 |
| 4.3 共晶组织与热裂倾向性关联控制 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 共晶组织的影响因素 |
| 5.1 合金元素对共晶组织的影响 |
| 5.1.1 Ti对共晶组织的影响规律 |
| 5.1.2 Al对共晶组织的影响规律 |
| 5.2 冷却速度对枝晶间析出相的影响 |
| 5.3 合金元素及冷却速度对枝晶间相的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 合金凝固特性及凝固规律 |
| 6.1 K424合金的凝固过程及偏析行为 |
| 6.1.1 K424合金凝固过程 |
| 6.1.2 K424合金凝固偏析行为 |
| 6.1.3 凝固过程对共晶的影响 |
| 6.2 合金凝固特性对比分析 |
| 6.3 合金的凝固特性与热裂倾向性关联性 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 工艺参数对热应力的影响 |
| 7.1 铸造条件对K424合金热应力的影响 |
| 7.1.1 浇注温度对热应力的影响 |
| 7.1.2 模壳温度对热应力的影响 |
| 7.2 浇注参数对不同合金热应力分析 |
| 7.3 实现双性能叶盘的工艺分析 |
| 7.3.1 K417G高压叶盘的浇注及凝固过程 |
| 7.3.2 双性能整体叶盘的晶粒度计算 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论 |
| 思考与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）双辊铸轧镁合金薄带数值模拟及工艺参数优化（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 镁合金双辊铸轧工艺的研究 |
| 1.2.1 国外镁合金双辊铸轧工艺的研究现状 |
| 1.2.2 国内镁合金双辊铸轧工艺发展概况 |
| 1.3 双辊铸轧的数值模拟研究 |
| 1.3.1 双辊铸轧传热问题的数值模拟 |
| 1.3.2 双辊铸轧力学问题的数值模拟 |
| 1.3.3 双辊铸轧数值模拟的技术问题 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 双辊铸轧流动传热基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 温度场计算的基本理论 |
| 2.2.1 传热方式 |
| 2.2.2 传热中的能量守恒 |
| 2.2.3 传热中的边界条件 |
| 2.3 流场计算的基本理论 |
| 2.3.1 流场的基本控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 通用微分方程的离散化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 凝固点预测模型与铸轧力计算方法的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 凝固点位置预测模型 |
| 3.3 铸轧力的计算方法研究 |
| 3.4 AZ31B镁合金热拉伸试验 |
| 3.4.1 实验方法与材料 |
| 3.4.2 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 铸轧工艺数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元模型的建立 |
| 4.2.1 有限元计算的基本假设 |
| 4.2.2 模型的尺寸及物理性能参数选 |
| 4.2.3 主要问题的处理及边界条件的设定 |
| 4.3 数值模拟结果与讨论 |
| 4.3.1 铸轧速度对铸轧成形的影响 |
| 4.3.2 铸轧温度对铸轧成形的影响 |
| 4.3.3 辊缝大小对铸轧成形的影响 |
| 4.3.4 铸轧区长度对铸轧成形的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 双辊铸轧成形结果影响因素的正交试验分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 镁合金铸轧成形影响因素的正交试验设计过程及其结果 |
| 5.2.2 正交试验凝固场分布 |
| 5.2.3 正交试验结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、铸轧速度对液态金属凝固行为的影响（论文参考文献）
- [1]Co-Al-W基高温合金凝固特性与单晶叶片制备工艺基础研究[D]. 周晓舟. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]非对称铸轧数值模拟及铝/镁轧制复合工艺研究[D]. 吴文豪. 吉林大学, 2021(01)
- [3]基于铜辊套的铝带高速铸轧界面换热行为及微观组织分析[D]. 冯淼. 燕山大学, 2021(01)
- [4]金属包覆材料多辊固-液铸轧复合技术理论与实验研究[D]. 季策. 燕山大学, 2021
- [5]基于增材制造的管材成形应用基础的研究[D]. 王岳. 燕山大学, 2021(01)
- [6]Al-Mg-Si合金累积叠轧制备同质片层异构材料性能及表征[D]. 江昊. 吉林大学, 2021(01)
- [7]包覆金属复合材料固—液铸轧变形行为及截面形状控制[D]. 孟凯. 燕山大学, 2021
- [8]Al-Mg-Si系合金亚快速凝固行为、微观组织演化及力学性能[D]. 刘泽田. 吉林大学, 2020(03)
- [9]增压涡轮用高温合金组织和工艺对热裂的影响与控制[D]. 赵展. 北京科技大学, 2020(01)
- [10]双辊铸轧镁合金薄带数值模拟及工艺参数优化[D]. 于扬. 太原科技大学, 2020(03)