基于结晶动力学理论，建立了球墨铸铁凝固过程各阶段微观组织形成形核和长大的数学模型；根据该结晶动力学模型，编制了球铁微观组织形成模拟软件FTStructure．该软件可以预测球铁凝固过程中各相的形成以及固态转变中铁素体和珠光体的形成，并进而预测铸态力学性能．模拟了阶梯形试块的冷却曲线、微观组织和布氏硬度．模拟与实测结果符合较好．

在前人提出的二次枝晶臂等温粗化的四种物理模型的基础上建立了多元合金二次枝晶臂等温粗化动力学数学模型。将这些数学模型运用于Al-Cu-Fe、Al-Cu-Si、Al-Cu-Mn三元合金中发现它们与日本学者森信幸等人所作的实验结果相一致,说明它们是可信的。实验与理论分析表明,在多元合金凝固过程中局部凝固时间相同的条件下,溶质浓度的增加有利于二次枝晶臂的细化

对当前已提出的有关热裂判据进行了分析;基于实验结果及力学强度理论揭示了传统热裂应变理论的不足,提出了热裂为本质塑性断裂及热裂势的概念,并建立了其凝固力学判据

8.1.1 液态结构 (Liquid-state structure) 8.1.2 结晶的热力学条件和过冷度 8.1.3 结晶过程 (Crystallization process) 8.1.4 均匀形核（Homogeneous nucleation） 8.1.5 非均匀形核（Heterogeneous nucleation） 8.1.6 晶体长大 (Crystal growth)

作者对铸造用高锰钢采用定向凝固并严格控制工艺参数获得了稳定的奥氏体胞晶组织,发现随着铈量增加,胞晶前沿转向枝晶发展,并有游离晶出现。与此同时,用电子探针微区分析考察了铈对高锰钢中锰在定向凝固条件下获得的胞晶、柱状晶及等轴晶内偏析的定量影响,在前人研究成果的基础上,考虑到固相反扩散这一因素,导出了高锰钢中锰元素的溶质分布表达式,通过对实验数据进行理论分析,发现溶质平衡分配系数K。值是影响枝晶偏析的决定性因素

本文在充分考虑激光表面合金化过程高温度梯度产生的Soret效应和液相金属强制性对流的作用,在Aziz模型基础之上,从理论上分析了激光表面合金化非平衡凝固过程溶质在界面的分布,并推导出新的溶质分配系数公式

通过高温激光共聚焦显微镜模拟了微合金钢在不同冷却工艺下的凝固过程,并原位观察该过程样品表面的变化,探讨样品表面变化与第二相析出的关联性.研究结果表明:随着微合金钢钢液的凝固冷却,样品表面会出现细小浮凸;该浮凸出现的温度及分布位置与第二相的析出理论计算及透射电镜表征结果一致;通过原位观察该浮凸的产生,可间接表征第二相的析出,有利于分析第二相对基体组织演变的影响

装炉的热锭温度值是均热炉热工技术和管理工作的重要数据,现场普遍用传搁时间表反映热锭温度,传擱时间表通过实测制定,但实测工作量大,并且不易测准。由于钢锭凝固和冷却过程复杂,很难用分析解法进行理论计算。将传热基本方程置换为差分方程可以用计算机进行理论计算,计算结果与实测数据规律一致,说明计算可用于生产。计算还可用于均热炉计算机控制冷却数学模型的离线解析计算

通过感应炉对比实验,考察了基于不同非均质形核理论计算所得的三类有效形核质点Ce2O3、ZrO2和MgO对细化16Mn钢凝固组织的影响.结果表明:只符合点阵错配度理论判据的MgO形核质点将铸锭等轴晶率从32%提高至37%;只符合静电作用理论判据的ZrO2形核质点将等轴晶率提高至40%;同时满足点阵错配度理论和静电作用理论判据的Ce2O3非均质形核质点将等轴晶率提高至44%.在上述三个非均相成核的粒子中,Ce2O3能最大程度细化16Mn钢凝固组织.钢中形成以上三类形核核心后,钢的原始奥氏体晶粒尺寸以及显微组织均得到不同程度细化

通过对轴承钢中TiN夹杂析出的理论分析,得到不同凝固率下TiN夹杂析出溶解度饱和线,据此提出防止TiN夹杂析出的[Ti]、[N]控制范围,同时提出了生产过程中[Ti]、[N]的控制措施