含铝TRIP钢钢液中Al易与结晶器保护渣中的SiO2发生氧化-还原反应,使其保护渣中Al2O3的质量分数由3%快速增加到30%左右,w(Al2O3)/w(SiO2)由0.10增加到1.44,导致黏度发生大的波动.研究了Al2O3含量和w(Al2O3)/w(SiO2)对含铝TRIP钢保护渣黏度的影响,建立了高Al2O3含量保护渣系黏度的计算模型.结果表明:随着Al2O3质量分数由3%增加到17%,综合碱度R<1的保护渣黏度先增大再减小,而R≥1的保护渣黏度变化较小;随着Al2O3质量分数由17%增加到30%,保护渣的黏度快速增大;随着w(Al2O3)/w(SiO2)的增大,Al-TRIP钢保护渣的黏度呈现先快速减小而后迅速增大的趋势

对氢致钢内部疲劳裂纹的萌生和扩展进行了数值模拟.首先用有限元法分析了氢在疲劳载荷作用下向钢中缺陷处扩散富集的过程,然后计算得到氢含量分布结果.根据夹杂理论将氢富集区视为在缺陷附近分布的弹性夹杂,用有限元法计算得到的氢含量场求出夹杂处的应力强度因子,进而建立疲劳裂纹萌生和扩展的判据.比较了在不同加载条件下氢致疲劳裂纹萌生和扩展的规律.用梯形法修正了Sofronis和McMeeking的瞬态扩散有限元公式,发现用梯形法可以缓解加载初期较高的浓度梯度和应力梯度引起的计算结果震荡的情况,这对于计算开裂判据是十分重要的.最后讨论了提高模拟精度和改进模型的方法

采用数值模型方法对太钢第三炼钢厂板坯连铸用中间包内部结构几何参数进行了最优化虚拟实验研究,研究中使用的评价指标是钢液在中间包内平均停留时间等三项时间参数,这些参数值用虚拟的示踪剂的脉冲响应实验测量求得.按L16(215)正交表试验设计安排(四因子二水平)全因子实验.实验结果经方差分析、F检验,确定了有显著性影响的因子,按三项评价指标确定最佳工况是:挡墙位置前移至500mm,下口减少至200mm,墙和坝中心线距离仍维持322mm,坝高仍为272mm.虚拟实验结果表明现生产用中包流动情况良好,采用最佳参数后中间包钢液流动的死区将由现工况的4.80%减至4.37%,采用湍流抑制器后死区可进一步减至1.54%

在多元合金CAFE模型的基础上，分析了微观组织参数（形核密度、高斯分解参数、Gibbs-Thomson系数等）与430不锈钢凝固过程中晶粒形貌的复杂关系，以及过热度与冷却强度等工艺参数对凝固组织的影响.研究发现，晶粒尺寸和柱状晶向等轴晶转变不仅与体最大形核过冷度有关，也受体形核密度的影响.高斯分解参数和Gibbs-Thomson系数增大时，一次枝晶间距减小，等轴晶范围增大；但当它们增加至一定范围后，其对显微结构的影响逐渐变得不明显.过热度或冷却强度增大时，等轴晶范围减小，但一次枝晶间距的变化不明显

基于高温合金617B的组织演变模型，采用DEFORM-2D有限元软件构建了617B合金管材的热挤压模拟计算过程，对高温合金617B的热挤压特征进行了分析，并实现了管坯温度、晶粒尺寸等的定量预测.在结合生产实际的基础上，提出了包括温度准则、载荷准则、组织精确控制准则等在内的组织可控的可挤出性准则，对准则的控制原理和实施过程进行了阐述，并采用该类准则对617B合金的热挤压工艺参数范围进行优化，顺利得到了轴向形状尺寸均匀，表面质量较好的高温合金617B管材.该方法的提出和验证，为镍基高温合金无缝管材的生产提供了工艺优化的理论依据和研究方法

研究了镍基高温合金在1123K,392MPa下周期持久断裂过程中晶界针状碳化物的析出过程。分析了它的形成原因,实验采用二种热处理工艺,得到二种不同的晶界状态:直晶和弯晶。透射电镜分析结果表明,无论何种晶界状态,晶界碳化物都有一个由颗粒状碳化物向针状碳化物转化的过程。而弯晶处理的合金,首先发生由弯晶向平直晶界的转变,即尺寸较大且不规则状的晶界碳化物逐渐断裂成颗粒状排列的晶界碳化物,该过程所需时间较长,这就解释了弯晶合金比如直晶合金针状碳化物量少的原因。提出了一个由颗粒状碳化物向针状碳化物转化的模型

针对薄壁板材零件小圆角特征成形制造难的问题,提出了一种新型胀压复合成形工艺.其关键工艺参数为:预成形高度、预成形凹圆角大小和终成形胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系.预成形高度决定了终成形小圆角的材料储备,预成形凹圆角的最佳值为充液拉深时凸模圆角可取的最小值,通过理论分析给出了预成形高度和预成形凹圆角的计算方法.建立了胀压复合成形过程力学模型,通过应力状态分析给出了不同胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系下坯料圆角区变形状况.同时基于有限元模拟和工艺试验,研究了预成形高度和终成形胀形压力与背压匹配路径对试验件成形质量的影响,验证了理论分析的准确性,并证明了该新工艺的适用性

通过对中厚板边部折叠试样的检测分析,对其产生机理和影响因素进行研究.结果显示,中厚板边部折叠现象是板材横轧宽展过程中侧面材料在轧制中受轧辊作用而翻转到板材表面的结果.折叠缺陷处所观察到的微观组织结构,是轧制前板材表面在高温下形成的氧化铁及脱碳层形成的.建立了轧制有限元数值模型,证实折叠缺陷是在轧制过程中由侧面的折叠翻转所造成的.通过实验室实验,得到铸坯边部质量、轧制制度、宽展道次及轧制压下量对中厚板折叠缺陷的影响.实验结果表明横轧宽展导致折叠缺陷的出现,铸坯边部质量对其没有影响,轧制过程中铸坯侧边的折叠经翻平形成表面折叠缺陷,随着横轧展宽的道次及压下量增加,折叠缺陷距边部距离变大

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti-IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成，固相中TiN源自低温固相析出；凝固固相分数达到0.64时，Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加，凝固前沿固相中开始有TiN析出；凝固末期，Ti和N的富集程度进一步增大，固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布，从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化：从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大，平均尺寸从1-2μm增大到5μm，在距离表层70-80 mm处尺寸达到最大；在铸坯厚度中间位置，TiN尺寸较大，平均尺寸为5μm左右；在铸坯中心TiN尺寸又有所变小，平均尺寸为3μm左右；在铸坯表层TiN密集程度较高，在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切

为了对分区分级双P型燃气辐射管喷口结构、位置进行优化，提高燃烧效率.首先对分区分级双P型燃气辐射管进行了实验和数值研究，结果发现，除NOx体积分数的误差为11.6%外，其他参数的偏差都在1%以内，证明该模型具有可靠性.在此基础上，通过研究主管和支管的喷口位置及喷口结构等参数，进行了气体温度和壁面温度的研究分析.结果显示：随着主管喷口位置向外移动，分区分级燃气辐射管表面温度的最高值逐渐减小，壁面温度的最低值逐渐增大.支管喷口位于三通管与支管交线处时，可以减少高温气体对辐射管管壁的冲击作用，提高支管径向的温度均匀性，延长辐射管使用寿命；主管喷口的形式为完全预混式喷口时，壁面温差最小；支管喷口的形式为不对称式时，分区分级燃气辐射管壁面温差最小，燃烧热效率最高