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“工艺-组织-性能”模拟研究Mg-Gd-Y合金混晶组织

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金属学报 2022年第1期58卷 114-128页

作者：李少杰金剑锋宋宇豪王明涛唐帅宗亚平秦高梧东北大学材料科学与工程学院沈阳110819 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819

以Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(GW83K)镁合金为研究对象,探索通过调控混晶显微组织来提高其力学性能的途径。将具有混晶组织的合金抽象为一种不同尺寸的晶粒嵌入到晶界中的颗粒复合体模型,在该模型中基体相为晶界,不同的颗粒相是不同尺寸的晶粒;然... 详细信息

以Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(GW83K)镁合金为研究对象,探索通过调控混晶显微组织来提高其力学性能的途径。将具有混晶组织的合金抽象为一种不同尺寸的晶粒嵌入到晶界中的颗粒复合体模型,在该模型中基体相为晶界,不同的颗粒相是不同尺寸的晶粒;然后基于Taylor关系的非局部塑性理论修正不同粒子嵌入到基体后对基体性能的影响,建立具有混晶组织特征的有限元平面应变细观力学模型。采用该模型模拟了含有混晶组织的GW83K镁合金在拉伸条件下的应力-应变行为,模拟结果对比实验数据验证了模型的有效性。在此基础上,通过真实时空相场模拟出的不同退火工艺下的混晶组织作为力学模型的几何输入参数,建立"工艺参数-混晶组织-力学性能"之间的关系。模拟结果对比发现,具有混晶组织的GW83K镁合金强度随平均晶粒尺寸的变化符合Hall-Petch关系,粗晶含量和分布显著影响着合金的塑性,当合金在623 K下退火90 min后对应的混晶组织可在保持高强度的同时有效提升塑性,为混晶组织的设计提供了参考。

关键词：镁合金混晶组织力学性能显微组织设计有限元法

纳米晶AZ31镁合金显微组织演变的相场法模拟研究

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金属学报 2013年第7期49卷 789-796页

作者：吴艳宗亚平张宪刚东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819 沈阳化工大学数理系沈阳110142

针对模拟初始组织的变化,对局域自由能密度函数的表达式进行了改进,建立了纳米尺度下晶界作用域的取值模型,由此考察确定了各模拟参数物理意义的取值,建立了纳米尺度模拟晶粒生长的相场模型.模拟研究了真实时空下多晶AZ31镁合金纳米晶... 详细信息

针对模拟初始组织的变化,对局域自由能密度函数的表达式进行了改进,建立了纳米尺度下晶界作用域的取值模型,由此考察确定了各模拟参数物理意义的取值,建立了纳米尺度模拟晶粒生长的相场模型.模拟研究了真实时空下多晶AZ31镁合金纳米晶粒生长过程,与实验报道数据进行了比较,模拟结果与实验数据吻合较好;还与常规微米尺度的晶粒生长模拟结果进行了对比,探讨了纳米尺度下微观组织的演变机制.模拟结果显示:纳米晶的晶界作用域覆盖了相邻的2个纳米晶粒;界面能约为微米晶界面能的一半,纳米晶的界面偏析更严重.这可能是使纳米晶界面能动性降低,从而导致晶粒初期生长速度低的原因.通过定量模拟研究纳米晶的混晶情况发现,纳米尺度混晶度的增幅比微米尺度更明显.

关键词：镁合金相场模型纳米晶结构晶粒生长

γ-TiAl基双相合金等温分解初生片层组织的相成分与相变应力

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金属学报 1998年第5期34卷 538-544页

作者：王继杰宗亚平秦高梧郝士明东北大学材料与冶金学院沈阳110006

应用X射线衍射测定了过饱和α2单相的Ti—45％Al合金在950℃等温分解过程中，初生片层形成时的γ相转变分数及α2和γ相晶格参数的变化.结果表明，初生片层中α2相是亚稳相，其成分可以由自由能成分曲线的亚稳态α2相与γ相自由能成分... 详细信息

应用X射线衍射测定了过饱和α2单相的Ti—45％Al合金在950℃等温分解过程中，初生片层形成时的γ相转变分数及α2和γ相晶格参数的变化.结果表明，初生片层中α2相是亚稳相，其成分可以由自由能成分曲线的亚稳态α2相与γ相自由能成分曲线公切线的切点确定，该成分的确定对定量计算合金自由能及发生不连续粗化的转变驱动力有十分重要的作用;等温分解过程中原α晶粒内部将产生相变应力，在垂直于初生片层的方向上可以产生约50MPa的压应力。

关键词： Ti-Al合金初生片层相成分相变应力

碳化硅颗粒化学镀镍对铁基复合材料性能的影响

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材料研究学报 2012年第5期26卷 483-488页

作者：张跃波宗亚平曹新建张龙东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819 金策工业综合大学物理系

采用化学镀方法对SiC粒子表面镀镍,研究了镀镍对SiCp/Fe复合材料力学性能的影响。结果表明:镍盐量与还原剂量为1:3、温度为93-95℃时,镍盐可以近100%镀在SiC粒子表面,控制镍盐加入量可控制镀层的厚度.SiC表面镀镍的粒度为45μm、体积分... 详细信息

采用化学镀方法对SiC粒子表面镀镍,研究了镀镍对SiCp/Fe复合材料力学性能的影响。结果表明:镍盐量与还原剂量为1:3、温度为93-95℃时,镍盐可以近100%镀在SiC粒子表面,控制镍盐加入量可控制镀层的厚度.SiC表面镀镍的粒度为45μm、体积分数为10%的复合材料,其抗拉强度最大提高22.9%。SiC表面镀镍的SiC粒度为21μm、体积分数为15%时,复合材料的延伸率提高近30%.

关键词：复合材料化学镀铁基复合材料 SiC 动态热压烧结

SiC_p/Al-2618复合材料的应力-应变曲线和增强颗粒受力的模拟

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金属学报 2007年第8期43卷 863-867页

作者：徐娜宗亚平张芳左良东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110004

对体积分数为15%的SiC颗粒增强Al-2618复合材料,采用不同的热处理条件得到硬基体和软基体两种不同性能的合金.建立了一个基于Eshelby等效夹杂方法的颗粒复合体力学模型,通过引入基体割线模量和切线模量的方法模拟了上述两种复合材料的应... 详细信息

对体积分数为15%的SiC颗粒增强Al-2618复合材料,采用不同的热处理条件得到硬基体和软基体两种不同性能的合金.建立了一个基于Eshelby等效夹杂方法的颗粒复合体力学模型,通过引入基体割线模量和切线模量的方法模拟了上述两种复合材料的应力-应变曲线,计算增强粒子的受力情况.采用基于单胞模型的有限元方法,利用ANSYS商品软件进行了同样的模拟工作并进行对比.通过与实验曲线的对照表明,Eshelby颗粒复合体力学模型可以更准确的预测出硬基体和软基体两种复合材料的应力-应变曲线,而有限元单胞模型不适用于预测软基体复合材料.预测出的粒子中的受力远高于基体中的受力,表明载荷传递是颗粒增强金属基复合材料强度提高的主要机理.

关键词：颗粒强化 Eshelby方法有限元分析强度计算性能模拟

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5CrNiMo型热模钢的热疲劳

钢铁 1988年第6期23卷 44-47,60页

作者：宗亚平郝士明李斌东北工学院

作者改造了BP-12型热疲劳试验机,并探讨了适于板状试样的热疲劳试验方法。对国产的电炉冶炼5CrNiMo钢,经VHD处理后,和进口的同类5种试验钢进行热疲劳性能比较的研究。试验结果表明,VHD处理对提高模具钢的热疲劳性能有显著作用。采用VHD... 详细信息

作者改造了BP-12型热疲劳试验机,并探讨了适于板状试样的热疲劳试验方法。对国产的电炉冶炼5CrNiMo钢,经VHD处理后,和进口的同类5种试验钢进行热疲劳性能比较的研究。试验结果表明,VHD处理对提高模具钢的热疲劳性能有显著作用。采用VHD处理并调整微量成分后再加入0.11％V的5CrNiMoV钢的热疲劳性能最好,赶上联邦德国,日本同类钢的水平。控制5CrNiMo钢中的铬和钼在上限并加入0.10％左右的钒,对提高钢材在较高温度下的热疲劳性能有重要的作用。

关键词：热疲劳性能模具钢测试数据 VI 热疲劳裂纹试验用钢钢中电炉冶炼

基体粉末与增强粒子的粒度级配对SiCp/Fe性能的影响

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材料研究学报 2009年第5期23卷 466-471页

作者：王耀勉宗亚平李杰东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110004

使用不同粒度的铁粉,采用电流直加热动态热压烧结工艺制备了10%(体积分数)的SiC颗粒增强铁基复合材料,研究了铁粉与SiC粒子颗粒级配对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,SiC粒子与铁粉的颗粒级配,显著影响复合材料基体中增强... 详细信息

使用不同粒度的铁粉,采用电流直加热动态热压烧结工艺制备了10%(体积分数)的SiC颗粒增强铁基复合材料,研究了铁粉与SiC粒子颗粒级配对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,SiC粒子与铁粉的颗粒级配,显著影响复合材料基体中增强粒子的分布状况和力学性能.建立了粒子分布的双基体颗粒级配模型,只有铁粉中一次颗粒与二次颗粒的粒径比为6.5、二次颗粒含量为4.6%、铁粉一次颗粒与SiC的粒度比值为15.9时,SiC颗粒才能很好地填充铁粉间隙并均匀地分布在基体中,复合材料将具有较高的力学性能.模型计算的结果和实验结果相符合.

关键词：复合材料粒子分布模型粉末颗粒级配电流直加热动态热压烧结力学性能

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相场法模拟AZ31镁合金再结晶晶粒长大

中国有色金属学报 2009年第9期19卷 1555-1562页

作者：王明涛宗亚平王刚东北大学材料与冶金学院材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110004

建立一个相场模型,并对AZ31镁合金进行再结晶晶粒长大模拟,提出一系列法则以确定模型中参数的真实值,从而实现组织演化在工业应用范围内的-真实时空模拟。在300～400℃100min内时,模拟结果与实验结果吻合得很好,在250℃时,模拟结果与实... 详细信息

建立一个相场模型,并对AZ31镁合金进行再结晶晶粒长大模拟,提出一系列法则以确定模型中参数的真实值,从而实现组织演化在工业应用范围内的-真实时空模拟。在300～400℃100min内时,模拟结果与实验结果吻合得很好,在250℃时,模拟结果与实验结果有较大偏离,说明该合金体系的界面迁移激活能在低温时有所改变,定量模拟研究该合金组织的混晶程度。结果表明:合金在300～400℃时,随时效时间的延长,混晶特别严重。模型模拟相场法界面控制过程组织演变的真实时空,所确定的参数值也可以用于其他相似合金系统的模拟。

关键词： AZ31镁合金相场法再结晶晶粒长大计算机模拟

相场法对含第二相颗粒的纳米结构AZ31镁合金晶粒生长的模拟研究(英文)

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Science China Materials 2016年第5期59卷 355-362页

作者：吴艳宗亚平金剑锋 School of Mechanical Engineering Wuhan Polytechnic UniversityWuhan 430000China Key Laboratory for Anisotropy and Texture of Materials(Ministry of Education) Northeastern UniversityShenyang 110819China

本文建立了一个真实时空的相场模型模拟,研究了含不同尺寸和体积分数的球形第二相颗粒的纳米结构AZ31镁合金的晶粒生长过程;第二相颗粒对单相合金系统晶粒组织演化和生长动力学的影响;并将模拟结果与微米晶结构镁合金的模拟结果相比较.... 详细信息

本文建立了一个真实时空的相场模型模拟,研究了含不同尺寸和体积分数的球形第二相颗粒的纳米结构AZ31镁合金的晶粒生长过程;第二相颗粒对单相合金系统晶粒组织演化和生长动力学的影响;并将模拟结果与微米晶结构镁合金的模拟结果相比较.通过在自由能密度函数的表达式中增加第二相颗粒的表达来改进模型.模拟结果表明:纳米晶组织中第二相粒子对晶粒长大的钉扎作用,与对微米晶组织下的作用有很大区别.纳米结构中,第二相颗粒对晶粒长大影响存在一个粒子尺寸的临界值,当第二相颗粒体积分数为10%时,粒子尺寸的临界值为200 nm,随粒子含量增加,临界尺寸值将减小.另一方面,粒子含量越大对晶界钉扎作用越大,晶粒平均尺寸越小.该研究将为选择复合加入和原位合成的方法在AZ31镁合金中引入第二相颗粒的实验研究提供显微组织设计的理论指导.

关键词： phase field models second phase particles grain growth magnesium alloy