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Cr20Ni80电热合金电渣重熔、微观组织的数值模拟与分析

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Cr20Ni80电热合金电渣重熔、微观组织的数值模拟与分析

作者：樊勇军昆明理工大学

学位级别：硕士

电渣熔铸是一种典型的近净成形技术,它将金属的精炼提纯和凝固结晶成形聚于一体,使铸件具有良好的冶金质量和凝固质量,产品性能优异。电渣熔铸过程中渣池的温度场分布和电场分布,以及金属熔池的温度场分布与深度情况,都对铸件的的结晶... 详细信息

电渣熔铸是一种典型的近净成形技术,它将金属的精炼提纯和凝固结晶成形聚于一体,使铸件具有良好的冶金质量和凝固质量,产品性能优异。电渣熔铸过程中渣池的温度场分布和电场分布,以及金属熔池的温度场分布与深度情况,都对铸件的的结晶组织和性能有着非常重要的影响。随着电渣熔铸技术的不断发展和更广泛地应用,采用数值模拟技术对电渣熔铸系统的热场与电场的分布情况,以及铸件结晶组织进行研究,对实际生产的可行性与产品质量的控制有着非常重要的理论指导意义。本文首先建立了电渣熔铸过程中的热电场数学模型,以自耗电极、渣池、渣壳、铸锭及结晶器为计算物理模型,借助大型有限元软件ANSYS里的热电耦合单元-SOLID69,并选用Langrange插值函数对电渣熔铸过程中渣池和金属熔池的温度场与电场分布进行了模拟分析,并分析了熔铸电流、冷却条件及渣池深度对金属熔池温度分布与深度的影响。同时,本文以元胞自动机模型为基础,建立了异质形核模型和枝晶尖端生长动力学模型-KGT,采用有限元软件ProCAST对铸锭的微观晶粒组织进行了数值模拟,并模拟分析了冷却条件与形核过冷度对铸锭微观晶粒组织形貌的影响,最后通过金相分析与模拟结果进行了比较。最终得出以下结论： (1)在电渣熔铸过程整体温度场分布中,高温区主要集中在渣池部分,从渣金界面向下,温度逐渐降低,形成低温区;在自耗电极端部、结晶器及渣金界面处温度梯度和热流密度较大,渣池与铸锭内部温度梯度和热流密度较小;熔铸系统中的电位基本呈层状分布,电位分布主要集中于渣池,渣池中电流密度较大,从自耗电极端部向下,电位逐渐降低,渣金界面以下电位基本为零,电流密度很小。熔铸系统整体的热电场分布情况比较符合实际生产过程。 (2)在电渣熔铸系统中,自耗电极端部电流密度最大,电位最高,为40V,并且电极端部温度最高,可达2005℃,形成一高温区;在渣池的径向和轴向方向上,电位和电流密度逐渐降低,温度也逐渐降低,形成一低温区;在电极端部、结晶器附近及渣池界面处热流密度和温度梯度较大,而渣池内部较小。 (3)在渣金界面以下,金属熔池与铸锭的温度场分布基本呈U型状,在渣金界面中心处温度最高,熔池深度较深,金属液的过热度较大,在径向和轴向上温度逐渐降低;在渣金界面处于结晶器附近,热流密度和温度梯度较大,而在金属熔池与铸锭内部较小;金属熔池与铸锭的电流密度非常小,电位也非常小,基本为零。 (4)熔铸电流、冷却条件和渣池深度三种工艺参数对金属熔池深度的影响很大。随着熔铸电流的增大,最高电位逐渐增大,渣池的最高温度也在不断上升,金属熔池深度逐渐增加;随着冷却系数的减小,渣池温度和电位基本不变,而渣池以下区域平均温度逐渐上升,金属熔池的深度也在相应地增加;随着渣池深度的降低,熔铸系统的极间距逐渐减小,导致金属熔池的深度逐渐变深。 (5)形核过冷度大小与结晶器冷却水的冷却系数对铸锭微观晶粒组织有着很大的影响。当形核过冷度从4℃增加到12℃时,铸锭凝固微观组织中等轴晶区比例逐渐减小,而柱状晶区比例不断增大;在过冷度为4℃时,铸锭微观组织大部分由等轴晶组成;而当过冷度为12℃时,铸锭微观组织几乎全部由粗大的柱状晶组成。当冷却水对流换热系数从1000W/(m2·K)增大到4000W/(m2·K)时,铸锭微观组织中等轴晶所占比例不断减小,而柱状晶比例不断增大,并且随着冷却系数的增大,晶粒尺寸逐渐变得粗大。 (6)模拟结果与铸锭金相组织分析结果相比较,有限元模拟铸锭的组织形貌与实际铸锭组织形貌分布趋势基本一致。

关键词：电渣熔铸数值模拟温度场电场微观组织

AgCuO电触头材料的接触电阻及电弧侵蚀形貌分析

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稀有金属材料与工程 2015年第5期44卷 1219-1223页

作者：陶麒鹦周晓龙周允红樊勇军张浩昆明理工大学云南昆明650093 稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室云南省新材料制备与加工重点实验室云南昆明650093

采用原位反应合成法制备CuO含量为10%的AgCuO电触头材料,使用接触电阻参数测试仪对试样在不同电流条件下开闭次数与接触电阻的关系进行研究,并通过扫描电镜对试样的阴/阳极表面微观形貌进行电侵蚀特性分析。结果表明,低电流条件下AgCuO... 详细信息

采用原位反应合成法制备CuO含量为10%的AgCuO电触头材料,使用接触电阻参数测试仪对试样在不同电流条件下开闭次数与接触电阻的关系进行研究,并通过扫描电镜对试样的阴/阳极表面微观形貌进行电侵蚀特性分析。结果表明,低电流条件下AgCuO电触头材料的接触电阻基本都是先升高,然后在某一开闭次数时急剧下降,最后基本趋于一定值,且AgCuO电触头材料接触电阻会随着试验电流的增加而逐渐降低;当电流达到25A时,AgCuO电触头材料的接触电阻最低,且随开闭次数的增加其接触电阻变化不大,材料的接触电阻表现出极佳的稳定性。电弧侵蚀后的形貌分析发现,阳极表面呈凹凸状,并有气孔和裂纹,而阴极表面呈现浆糊状尖峰结构。

关键词：银氧化铜触头材料原位反应合成法接触电阻

原位反应合成Ag/Al_2O_3复合材料的热力学分析

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材料热处理学报 2014年第7期35卷 37-42页

作者：周允红周晓龙曹建春樊勇军昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093

对原位反应合成法制备Ag/Al2O3复合材料的热力学进行了计算分析。绘制了Gibbs自由能与温度关系图,结果表明:Ag与O2生成Ag2O是一种可逆反应,其可逆转变温度为462 K,而且还发现Al2O3的两种原位反应合成方式:当反应温度低于462 K,主要以Al... 详细信息

对原位反应合成法制备Ag/Al2O3复合材料的热力学进行了计算分析。绘制了Gibbs自由能与温度关系图,结果表明:Ag与O2生成Ag2O是一种可逆反应,其可逆转变温度为462 K,而且还发现Al2O3的两种原位反应合成方式:当反应温度低于462 K,主要以Al与O2的反应生成;当反应温度高于462 K,主要以Ag2O和Al的置换反应生成,同时还对原位反应合成过程中的氧分压影响进行计算与分析。最后根据热力学计算分析结果,制备了Ag/Al2O3复合材料。

关键词： Ag/Al2O3 原位合成热力学 Gibbs自由能制备

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支气管、隆突成形术治疗肺癌26例

中国临床医学 2005年第6期12卷 1014-1015页

作者：吴晓阳陈文樊勇军张小川江苏省昆山市第一人民医院胸外科昆山215300

目的:评价支气管、隆突成形术在外科治疗肺癌中的价值。方法:总结1996年8月-2005年7月采用支气管成形术及隆突成形术治疗的肺癌患者临床资料。结果:共26例,术后30 d内无死亡;术后早期并发症4例(15．4％)。其中肺炎2例,肺不张2例。结论:... 详细信息

目的:评价支气管、隆突成形术在外科治疗肺癌中的价值。方法:总结1996年8月-2005年7月采用支气管成形术及隆突成形术治疗的肺癌患者临床资料。结果:共26例,术后30 d内无死亡;术后早期并发症4例(15．4％)。其中肺炎2例,肺不张2例。结论:支气管、隆突成形术,可使部分高龄及肺功能不全的肺癌患者获得外科手术机会,在根除病变的同时改善患者术后生活质量,有利于延长生存期。

关键词：肺癌支气管成形隆突成形

Cr20Ni80电热合金电渣重熔微观组织研究

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材料热处理学报 2015年第S2期36卷 256-260页

作者：周晓龙张浩樊勇军周允红陶麒鹦昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 西安飞机工业铝业股份有限公司陕西西安710089

采用ANSYS软件研究了冷却系数对Cr20Ni80电热合金电渣重熔铸锭温度分布的影响,采用Pro CAST软件中的CAF模块研究了冷却系数以及形核过冷度对Cr20Ni80电热合金铸锭微观组织的影响,并将模拟结果与实际生产的铸锭微观组织进行了比较分析... 详细信息

采用ANSYS软件研究了冷却系数对Cr20Ni80电热合金电渣重熔铸锭温度分布的影响,采用Pro CAST软件中的CAF模块研究了冷却系数以及形核过冷度对Cr20Ni80电热合金铸锭微观组织的影响,并将模拟结果与实际生产的铸锭微观组织进行了比较分析。结果表明,Cr20Ni80电热合金电渣重熔铸锭的温度随冷却系数以及形核过冷度的增加而降低,柱状晶比例逐渐增大,铸锭底部的三角形晶区域也随着扩大。实际生产的Cr20Ni80电热合金电渣重熔的铸锭组织形貌与模拟结果比较接近。

关键词： Cr20Ni80电热合金电渣重熔微观组织模拟冷却系数形核过冷度

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Cr20Ni80电热合金电渣重熔数值模拟

材料导报 2015年第14期29卷 140-143页

作者：张浩周晓龙樊勇军周允红陶麒鹦昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 西安飞机工业铝业股份有限公司西安710089

采用ANSYS软件中的热电耦合单元,研究了电渣重熔过程中熔铸电流、冷却系数及渣池深度对金属熔池温度分布的影响。采用ProCAST软件中的CAFE模块模拟了铸锭的微观组织,并将模拟结果与实际实验的微观组织进行了对比。结果表明:随着电流的... 详细信息

采用ANSYS软件中的热电耦合单元,研究了电渣重熔过程中熔铸电流、冷却系数及渣池深度对金属熔池温度分布的影响。采用ProCAST软件中的CAFE模块模拟了铸锭的微观组织,并将模拟结果与实际实验的微观组织进行了对比。结果表明:随着电流的增加整体温度逐渐上升;随着冷却系数以及渣池深度的增加,熔池温度逐渐降低,熔池深度逐渐变浅。实际生产与软件模拟的Cr20Ni80电热合金组织都由表层细晶区、柱状晶区以及等轴晶区3部分组成,且晶粒大小相近,说明模拟结果与实验结果具有一定的吻合性。

关键词： Cr20Ni80电热合金电渣重熔数值模拟温度场微观组织

JT/T 280.9《路面标线涂料第9部分热熔型路面标线涂料用EVA包装袋》标准解读

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公路交通科技（应用技术版） 2020年第3期16卷 292-294页

作者：樊勇军徐东吴洵彭雷向诚魏军刘恒权北京路兴公路工程有限公司北京100071 中路高科交通检测检验认证有限公司北京100088 东莞中交路科实业有限公司广东东莞523588 天津昇邦交通设施安装工程有限公司天津300350

《路面标线涂料第9部分热熔型路面标线涂料用EVA包装袋》标准已报批,即将颁布实施,该标准是JT/T280《路面标线涂料》系列标准的重要组成部分。该标准是国内外首次制定的该领域新标准。填补了国内外该领域标准制修订的空白。本文对标准... 详细信息

《路面标线涂料第9部分热熔型路面标线涂料用EVA包装袋》标准已报批,即将颁布实施,该标准是JT/T280《路面标线涂料》系列标准的重要组成部分。该标准是国内外首次制定的该领域新标准。填补了国内外该领域标准制修订的空白。本文对标准的必要性、适用范围和主要技术内容等方面进行了较详细的解读,为该标准发布后更好地得以贯彻实施提供指导和参考依据。

关键词： EVA包装袋路面标线涂料热熔型交通运输行业标准解读