研究了一种微合金钢中夹杂物与模拟焊接热影响区微观组织以及低温冲击韧性的关系.结果发现:实验钢夹杂物以类球状Ti2O3-Al2O3-MnS型复合夹杂为主,分布较为均匀且尺寸小于3μm;在相变冷却时间较短(T8/5=40s)时,试样微观组织以针状铁素体和沿晶铁素体为主,板条贝氏体束较少,原奥氏体晶粒尺寸在50μm左右,低温冲击性能优良;随着相变冷却时间的延长(T8/5=60,80s),原奥氏体晶粒尺寸也随之增大,相变温度的提高和相变区域的变宽使得位于原奥氏体晶界附近的夹杂物对晶界处多边形铁素体的诱导促进作用更加明显,沿晶铁素体长大剧烈,一定程度上消耗了晶内针状铁素体对组织的分割细化作用,使得低温冲击韧性有所降低

采用基于Monte Carlo Potts模型的仿真技术对单相多晶体各向同性晶粒组织进行了三维建模.利用OpeGL图形接口,在所建多晶体组织模型数据结构的基础上进而实现了三维可视化和任意角度观测.结果表明,所建几何图像模型可以很好地仿真预定细观组织结构参数的三维多晶体组织,不但满足模型化研究所要求的统计意义上的准确性,而且非常符合实际材料显微组织的多变性特征,可望用作细观尺度多晶材料加工过程数值模拟和细观力学计算的基本组织模型

在实验室用Gleeble3500热模拟试验机制备了一种无Si TRIP钢.利用拉伸试验机、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射以及热膨胀仪对其力学性能、微观组织和相变规律进行研究,在此基础上分析了贝氏体相变温度和时间对力学性能和残余奥氏体的影响.无Si TRIP钢呈现出良好的整体力学性能,抗拉强度分布在740~810 MPa,延伸率均在25%以上,最高可达32%以上;贝氏体等温温度为420℃时能获得最佳的综合力学性能,抗拉强度随贝氏体相变时间增加而下降,延伸率随之上升,而屈服强度没有显著变化.无Si TRIP制的铁素体晶粒大小约为3~4μm,比含Si TRIP钢铁素体晶粒细小;残余奥氏体的体积分数在8%~10%,比含Si TRIP钢低约3%;420℃保温300 s后贝氏体相变基本结束,而碳的扩散仍然在进行;无Si TRIP钢贝氏体相变速率比含Si TRIP钢快,贝氏体相变总量也更多

根据合金凝固理论和体积平均多相模型,对NH4Cl-70%H2O凝固过程进行了数值模拟和实验验证.虽然研究者已研究过NH4Cl-70%H2O凝固过程,但是只针对单个现象进行分析,比如通道偏析的形成、对流形式以及晶粒的形成.在前人研究的基础上,本文首次通过数值模拟和实验对比两种手段相结合的方式全面地研究了氯化铵水溶液凝固整个计算域的全部现象,尤其再现了等轴晶在铸锭中的下落漂移现象以及由此引起的对流,并且更深入地探究了偏析的形成原因.通过计算发现等轴晶从型壁处沉降并逐渐向铸型底部积聚,直到体积分数达到一临界值后,柱状晶停止生长,完成柱状晶向等轴晶转化过程.由于溶质再分配,底部晶粒集中的区域形成了负偏析,在尚未凝固的上部区域形成较大范围的正偏析.通过实验验证发现,等轴晶在铸锭中的下落漂移现象和对流形式的预测值与实验值较为一致,从而全面揭示出凝固过程中固相的移动和对流是产生宏观偏析的关键因素

建立了超声场下直径630 mm的铝合金大铸锭热顶半连铸过程中多场耦合的数学模型,采用有限体积法及自定义函数获得超声作用下结晶器内声场、流场和温度场的分布,并进行工业化实验研究.综合工业实验和仿真结果分析超声对热顶半连铸铝合金大铸锭细晶的机理.模拟结果表明,超声波对宏观物理场的影响非常明显,施加超声后,辐射杆端面下方形成向上的回流区,强烈的紊流促进铝熔体的传质传热,减小液穴深度,使液穴更加平缓,同时初始凝壳点下移,过渡带变窄,铸锭中心处过渡带宽度从342 mm减小到120 mm左右.分析实验结果发现,经超声处理,铸锭组织普遍变得细小、均匀,平均晶粒尺寸减小103μm,最大最小晶粒尺寸差从135μm减小到64μm,且凝固组织晶界变细

针对熔化焊在焊接AA7B04铝合金时易在焊缝中出现孔洞等缺陷，且接头性能下降明显、焊后变形大，以及采用铆接等机械连接方式会增加连接件的重量等问题，采用集成了搅拌摩擦焊末端执行器的KUKA Titan机器人对2 mm厚AA7B04高强铝合金进行了焊接，在转速为800 r·min-1的条件下，研究了焊度对焊接过程中搅拌头3个方向的受力Fx、Fy和Fz的影响.研究发现，Fz受焊速的影响显著，随焊速的增加而降低.利用光学显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验、三点弯曲试验和硬度测试等方法，研究了不同焊速下AA7B04铝合金接头的微观组织和力学性能.结果表明：当焊速为100 mm·min-1时，接头的抗拉强度最高为447 MPa，可达母材的80%，且所有接头的正弯和背弯180°均无裂纹；接头横截面的硬度分布呈W型，硬度最低点出现在热力影响区和焊核区的交界处，焊速不同会导致不同的焊接热循环，且随着焊速的增加接头的硬度随之增加；焊核区组织发生了动态再结晶，生成了细小的等轴晶粒，前进侧和后退侧热力影响区的晶粒均发生了明显的变形；前进侧热影响区析出η'相，后退侧热影响区因温度较高析出η'相和尺寸较大的η相

对某低品位赤铁矿球团直接还原过程中成核剂作用机理进行了研究.结果表明:在直接还原过程中,成核剂能够使金属铁晶粒形核位垒降低50%以上,有效促进了金属铁晶粒快速形核.同时,添加成核剂后,球团的还原表观活化能由18.10kJ·mol-1降低到10.15 kJ·mol-1,降低了43.92%.表观活化能越低,还原反应越容易进行,即成核剂能够有效促进铁矿物还原,从而提高还原球团的金属化率

对金相图像进行快速精确分割是金相晶粒评级的关键步骤，利用传统Chan-Vese（CV）模型很难将晶粒精确地提取出来.为了更加精确地对金相图像进行分割，提出一种基于改进CV模型的金相图像分割方法.初始化水平集函数，对曲线内外两部分分别计算其倒数坎贝拉距离，并将该距离的大小作为拟合中心的权重系数，有效抑制了噪声点对区域拟合中心准确性的影响；引入指数熵自适应调节曲线内外能量权重，减少固定能量权重对曲线演化的影响；同时加入距离规范项以避免水平集函数的重新初始化，加速该模型的收敛.实验结果表明，与传统CV模型、测地线活动轮廓模型、距离规范项的水平集模型以及偏置场修正水平集模型相比，所提方法分割出的金相图像更加精确，分割效率较高且模型收敛性较好

研究了钨质量分数为90%的高Ni/Fe比W-Ni-Fe系重合金在不同工艺参数(烧结温度、烧结时间等)下的烧结行为.研究结果表明:在相同烧结条件下,随粘结相中NiNe比增加钨合金烧结密度增加,致密化速率提高,同时烧结过程中W晶粒生长速率增大:当Ni/Fe比较低时,钨合金在循环烧结条件下难以实现完全致密化;但对高Ni/Fe比钨合金,循环烧结不仅可以获得比等温烧结更高的烧结密度,而且还可以有效地控制烧结过程中W晶粒的长大,获得细晶钨合金

研究了高钛球团的焙烧特征和固结行为.随着TiO2含量的增加,球团焙烧难度增大,当TiO2质量分数由10%增加至21%时,高钛球团所需预热时间由12 min延长至26 min以上,焙烧球强度由每个2486 N降低至每个1728 N.高钛球团由于FeTiO3含量高,导致氧化速度慢、预热球氧化程度低,不利于焙烧固结时钛赤铁矿固溶体晶粒的长大,使得球团固结强度差.通过添加NaOH结合润磨工艺增大颗粒表面能和反应活性,促进了固相扩散,并生成少量低熔点化合物,有利于再结晶过程的扩散迁移,使Ti富集在Fe2TiO5中并促进钛赤铁矿晶粒长大,强化了高钛球团焙烧固结,可使预热时间缩短至16 min,球团强度提高至每个2141 N