冶金凝固過程熱模擬技術(shù)

目錄
前言
第1章 金屬凝固過程及基礎(chǔ)理論 1
1.1 液態(tài)與固態(tài)金屬的結(jié)構(gòu) 1
1.1.1 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu) 1
1.1.2 固態(tài)金屬結(jié)構(gòu) 2
1.2 晶核的形成 2
1.2.1 **均質(zhì)形核模型 3
1.2.2 **異質(zhì)形核模型 3
1.2.3 **異質(zhì)形核理論的發(fā)展 6
1.2.4 形核能力評(píng)估 9
1.3 晶體生長及界面穩(wěn)定性 12
1.3.1 固液界面結(jié)構(gòu)及晶體的生長 12
1.3.2 界面穩(wěn)定性 12
1.4 柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變 15
1.4.1 晶核來源假說 16
1.4.2 凝固條件對(duì)CET的影響 20
1.4.3 CET預(yù)測模型 21
1.5 熱裂紋的形成 24
1.5.1 熱裂形成機(jī)制 25
1.5.2 熱裂判據(jù) 26
1.5.3 熱裂研究存在的問題 28
1.6 **凝固理論的局限性 29
第2章 凝固過程常用研究方法 30
2.1 異質(zhì)形核研究方法 31
2.1.1 差熱分析 31
2.1.2 原位透射電鏡及同步輻射 32
2.1.3 分子動(dòng)力學(xué) 33
2.2 凝固過程實(shí)驗(yàn)研究方法 36
2.2.1 直接實(shí)驗(yàn)法 36
2.2.2 離線實(shí)驗(yàn)(模擬實(shí)驗(yàn))法 37
2.3 數(shù)值模擬方法 40
2.3.1 連鑄過程數(shù)值模擬 40
2.3.2 鑄錠凝固數(shù)值模擬 43
2.4 傳統(tǒng)方法在冶金凝固過程研究中的局限性 44
第3章 冶金凝固過程熱模擬方法 46
3.1 冶金凝固過程熱模擬原理 46
3.2 凝固特征單元的選擇 47
3.3 連鑄板坯枝晶生長熱模擬技術(shù) 50
3.3.1 技術(shù)原理 51
3.3.2 主要功能 53
3.4 連鑄板坯枝晶生長熱模擬的相似性檢驗(yàn) 54
3.5 熱模擬與傳統(tǒng)凝固研究方法的比較 61
第4章 連鑄坯柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變熱模擬 62
4.1 強(qiáng)冷條件下等軸晶來源探索 62
4.1.1 柱狀晶生長前沿等軸晶來源 62
4.1.2 心部等軸晶來源 67
4.2 柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變條件 68
4.2.1 柱狀枝晶生長動(dòng)力學(xué) 68
4.2.2 CET轉(zhuǎn)變條件 72
4.2.3 連鑄坯CET的影響因素 76
4.3 連鑄坯凝固組織及CET預(yù)測模型優(yōu)化 79
4.3.1 二元合金凝固組織預(yù)測及熱模擬驗(yàn)證 79
4.3.2 雙相不銹鋼凝固組織及CET預(yù)測 82
第5章 工藝參數(shù)對(duì)連鑄坯凝固組織影響熱模擬 87
5.1 高鉻馬氏體不銹鋼連鑄可行性熱模擬研究 87
5.1.1 連鑄工藝參數(shù)對(duì)凝固組織影響 87
5.1.2 連鑄工藝參數(shù)對(duì)宏觀偏析的影響 92
5.1.3 鑄坯中的夾雜物 97
5.1.4 凝固組織與宏觀偏析的關(guān)系 98
5.2 高速鋼連鑄凝固組織熱模擬 101
5.2.1 連鑄M2高速鋼凝固組織熱模擬 101
5.2.2 PMO對(duì)M2高速鋼鑄坯凝固組織影響 107
5.3 連鑄工藝參數(shù)對(duì)新型雙相不銹鋼鑄坯凝固組織的影響 109
5.4 高碳T10A鋼連鑄工藝參數(shù)優(yōu)化 112
第6章 連鑄坯表層鑄態(tài)組織演變規(guī)律熱模擬 115
6.1 低碳鋼連鑄坯表層微觀組織演變過程熱模擬 115
6.1.1 熱模擬實(shí)驗(yàn)過程 115
6.1.2 相似性檢驗(yàn) 115
6.1.3 鑄坯表層奧氏體晶粒長大規(guī)律 117
6.2 鋼種成分對(duì)鑄坯表層奧氏體晶粒生長的影響 119
6.3 結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度對(duì)鑄坯表層奧氏體晶粒長大的影響 122
第7章 雙輥連鑄薄帶凝固過程熱模擬技術(shù)及應(yīng)用 128
7.1 雙輥連鑄薄帶凝固熱模擬技術(shù) 128
7.2 硅鋼薄帶凝固組織熱模擬研究 131
7.3 離心式薄帶凝固熱模擬應(yīng)用 135
7.3.1 離心式薄帶的澆注過程及凝固組織 135
7.3.2 亞快速凝固超性能工程材料開發(fā) 138
第8章 大型鑄錠凝固組織熱模擬 149
8.1 大型鑄錠凝固熱模擬技術(shù) 149
8.1.1 大型鑄錠凝固特征單元及關(guān)鍵特征單元 149
8.1.2 技術(shù)原理 150
8.1.3 主要功能 150
8.2 25t鑄錠表層及內(nèi)部凝固組織熱模擬 152
8.2.1 鑄錠表層凝固組織熱模擬 152
8.2.2 25t鑄錠內(nèi)部凝固組織熱模擬 154
8.3 231t鑄錠凝固熱模擬 156
8.3.1 231t大型鑄錠凝固組織熱模擬 156
8.3.2 大型鑄錠凝固組織熱模擬 158
8.3.3 熱模擬凝固組織分析 161
8.3.4 冷卻速率與凝固組織的關(guān)系 163
8.3.5 強(qiáng)制對(duì)流對(duì)凝固組織的影響 164
第9章 異質(zhì)形核熱模擬技術(shù)及其應(yīng)用 169
9.1 異質(zhì)形核熱模擬技術(shù) 169
9.1.1 技術(shù)原理 169
9.1.2 主要功能 170
9.2 Au的異質(zhì)形核機(jī)理研究 171
9.2.1 不同襯底觸發(fā)Au形核的過冷度 171
9.2.2 Au在不同單晶襯底的形核過冷度 172
9.2.3 不同襯底觸發(fā)Au形核統(tǒng)計(jì)結(jié)果 172
9.2.4 冷速對(duì)Au形核過冷的影響 173
9.2.5 Au的潤濕角 175
9.3 Al的異質(zhì)形核機(jī)理研究 176
9.3.1 不同質(zhì)形核襯底過冷度 176
9.3.2 Al在不同襯底上異質(zhì)形核的過冷度 177
9.3.3 形核過冷度與異質(zhì)界面尺寸 179
9.3.4 異質(zhì)形核過冷度與錯(cuò)配度 181
9.4 Al在不同異質(zhì)襯底的擇優(yōu)生長 183
9.4.1 Al/MgO的界面結(jié)構(gòu) 185
9.4.2 Al/MgAl2O4的界面結(jié)構(gòu) 194
9.4.3 Al/Al2O3的界面結(jié)構(gòu) 203
第10章 熱裂熱模擬方法及其應(yīng)用 208
10.1 熱裂熱模擬技術(shù) 208
10.2 晶間搭橋及其對(duì)熱裂的影響 210
10.3 鋼的熱裂機(jī)理及判據(jù) 214
10.3.1 晶間搭橋?qū)崃训挠绊?214
10.3.2 低碳鋼熱裂機(jī)理及條件 216
10.3.3 基于能量增長率的熱裂判據(jù) 221
10.3.4 高碳鋼的熱裂和熱裂判據(jù)驗(yàn)證 223
10.3.5 糊狀區(qū)應(yīng)變中的流變行為 225
10.4 AZ91D鎂合金的熱裂行為 227
10.4.1 AZ91D鎂合金熱裂形成條件 227
10.4.2 AZ91D鎂合金熱裂形成機(jī)理 231
10.4.3 熱裂判據(jù)的討論及優(yōu)化 233
10.5 小結(jié)及展望 234
參考文獻(xiàn) 236