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压铸镁合金缺陷带的组织特征及形成机理

特种铸造及有色合金 2020年第2期40卷 117-122页

作者：吴孟武侯莹滢李晓波熊守美陆文兴王运桂武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 清华大学材料学院北京100084 广东鸿特精密技术(台山)有限公司

研究了压铸镁合金缺陷带的组织形貌及分布特征,建立缺陷带与压室预结晶(ESCs)、气缩孔及压铸工艺参数之间的对应关系,在此基础上探讨了缺陷带的形成及演化机理。结果表明,压铸镁合金截面凝固组织以缺陷带为界可划分为3个有明显组织特征... 详细信息

研究了压铸镁合金缺陷带的组织形貌及分布特征,建立缺陷带与压室预结晶(ESCs)、气缩孔及压铸工艺参数之间的对应关系,在此基础上探讨了缺陷带的形成及演化机理。结果表明,压铸镁合金截面凝固组织以缺陷带为界可划分为3个有明显组织特征差异的区域。随着压铸低速速度提高,镁合金凝固组织中ESCs含量逐渐降低,而缺陷带组织愈加明显并向压铸件中心靠拢,缺陷带宽度减小,其内部孔洞更加聚集;高速速度越大,压铸镁合金凝固组织中ESCs越分散,缺陷带向压铸件中心靠拢,压铸在无高速速度情况下,镁合金凝固组织横截面出现双缺陷带现象。压铸充型过程中金属液流的形态决定了缺陷带的分布位置和发展趋势,在高速金属液的剧烈冲刷及增压压力的作用下,靠近金属液流外轮廓的晶粒发生破碎或转动,在晶粒间形成大于剩余金属液体积的间隙,随着凝固的进行,形成沿液流轮廓分布孔洞聚集的缺陷带组织。

关键词：镁合金冷室压铸缺陷带微观组织

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镁合金压铸工艺数值模拟及缺陷带形成探讨

镁合金压铸工艺数值模拟及缺陷带形成探讨

作者：董丽娇吉林大学

学位级别：硕士

镁合金压铸工艺是随着汽车工业发展起来的，目前，绝大多数的镁合金产品都是压铸件，且镁在地壳和海洋中都有着丰富的储存量，用镁合金代替钢铁能起到轻量化的作用。为了扩大压铸镁合金产品的应用范围，提高其市场竞争力，需其改善压铸... 详细信息

镁合金压铸工艺是随着汽车工业发展起来的，目前，绝大多数的镁合金产品都是压铸件，且镁在地壳和海洋中都有着丰富的储存量，用镁合金代替钢铁能起到轻量化的作用。为了扩大压铸镁合金产品的应用范围，提高其市场竞争力，需其改善压铸成型工艺，获得性能更加优良的镁合金压铸件。利用铸造模拟软件ProCAST对镁合金压铸工艺进行计算机数值模拟。设置压力曲线，初始充型压力为0.2MPa，增压比压为50MPa。当浇注温度为640℃、模具温度为180℃，压射速度为1.6m/s时，充型平稳，但铸件容易产生冷缺陷。当浇注温度为690℃、模具温度为220℃，压射速度为1.6m/s时，充型平稳，但铸件的凝固时间变长，且铸件体收缩大，易产生缩孔、缩松。当浇注温度为670℃、模具温度为200℃，压射速度分别为1.0m/s及4.5m/s时，充型效果较差，均出现了紊流、飞溅、卷气等现象。经过多次模拟分析对比，得出合理的压铸工艺参数：压射比压50MPa，浇注温度670℃，模具温度200℃，压射速度在1.2.3m/s范围内时充型效果良好，凝固时间较短，同时铸件中缩孔、缩松等铸造缺陷也少。通过XRD及SEM-DES分析可知，AM50压铸镁合金由初晶α-Mg基体相和晶界处的α-Mg+β-Mg17Al12共晶相组成。镁合金压铸件的缺陷带处存在缩松，但是该位置的晶粒细小，平均晶粒大小只有10μm，脆性析出相以网状分布在晶界处。压铸件中心处存在缩孔，晶粒较为粗大且分布不均匀，很多晶粒尺寸达到了40μm，脆性析出相以网状或岛状分布在晶界处。铸件表层处的晶粒也较为粗大，很多晶粒尺寸达到了40μm，脆性析出相以点状或颗粒状零星分布在晶界处。探讨了缺陷带的形成机理：压铸件中存在的粗大枝晶组织，其中有很大一部分是源于压室中少量液态金属率先结晶，形成了ESCs (Externally Solidified Crystals)颗粒。这种ESCs颗粒随着金属液流入型腔，在凝固过程中，ESCs颗粒向铸件中心处慢慢迁移，作为异质形核的核心生长成粗大的枝晶组织，与正常生长的枝晶相对生长，在两侧枝晶的前端形成糊状区，在压力的作用下糊状区产生剪切变形。凝固后期，两侧树枝晶相互接触，局部的树枝晶网络相互冲突碰撞碎裂，在变形的部位产生了缺陷带。统计了60个镁合金压铸棒的室温拉伸性能，合金的屈服强度在11040MPa范围内，抗拉强度在18050MPa范围内，延伸率在68%范围内。根据拉伸曲线可知，合金的抗拉强度与延伸率的变化趋势是一致的，较大的抗拉强度对应着较大的延伸率。观察合金的扫描断口形貌，得知AM50压铸镁合金表现为韧性-脆性混合断裂特征。当压铸件中存在气孔、缩孔、缩松及裂纹等铸造缺陷时，合金的综合力学性能会显著降低;缺陷带处的脆性析出相含量高并以网状结构分布于晶界时，也会降低合金的力学性能。

关键词：压铸镁合金数值模拟工艺参数缩孔缩松缺陷带

压铸AZ91D和AE44镁合金三维形貌重构及力学性能研究

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压铸AZ91D和AE44镁合金三维形貌重构及力学性能研究

作者：马超胜北京交通大学

学位级别：硕士

针对传统的二维表征手段难以分辨压铸件内部孔洞类型及空间位置的弊端,通过应用上海光源(SSRF)X射线同步辐射断层扫描及计算机三维重构技术,对采用不同高压压铸(HPDC)工艺参数生产的AZ91D镁合金和AE44镁合金压铸件中孔洞的形貌及分布进... 详细信息

针对传统的二维表征手段难以分辨压铸件内部孔洞类型及空间位置的弊端,通过应用上海光源(SSRF)X射线同步辐射断层扫描及计算机三维重构技术,对采用不同高压压铸(HPDC)工艺参数生产的AZ91D镁合金和AE44镁合金压铸件中孔洞的形貌及分布进行表征,并研究了压铸工艺-微观组织-力学性能之间的相互作用关系,进而对压铸工艺进行反馈优化。与二维表征不同,三维表征可以准确的分辨出压铸镁合金中气孔、气缩孔、岛状缩松和网状缩松四种孔洞。研究发现气孔、气缩孔的形貌分布主要受充型过程中卷气现象的影响;缩松的形貌分布主要受压室预结晶组织(Externally solidified crystals)ESCs的影响,而ESCs的尺寸和数量主要受金属液在压室中的慢低速速度(ESCs生长时间)和金属液进入模具型腔时的快低速速度(金属液流动的剪切应力)影响。在AZ91D镁合金铸件中存在缺陷带,缺陷带宽度与铸件中ESCs的尺寸成正比,真空工艺的引入对缺陷带宽度的影响较小。由于缺陷带中存在大量ESCs聚集和相互连接的形貌不规则的孔洞,AZ91D镁合金铸件在拉伸断裂过程中裂纹容易在缺陷带中进行扩展,此外裂纹在试样中心区域的扩展会受到周围微观组织的限制。AZ91D镁合金铸件的力学性能与缺陷带宽度负相关,而与孔洞的平均体积分数无关。在AE44镁合金铸件中,ESCs的尺寸和数量从试样的中心位置到边缘位置均逐渐减小,这种现象归因于激冷效应和压铸充型过程中熔融金属液湍流的共同作用。快低速速度工艺和增压工艺都可以减少ESCs的尺寸和数量,其中快低速速度工艺对ESCs的分布和形貌影响更大。AE44镁合金铸件中不存在缺陷带,快低速速度工艺可以减少铸件中的缩松,并促使孔洞类型由缩松变为气孔;增压工艺可以减少铸件中气孔、气缩孔的数量和体积,并使孔洞更加向试样心部聚集。相较于快低速压射过程,增压过程对铸件中孔洞总体积的影响更大。使用Anycasting铸造仿真软件对金属液充型过程进行模拟发现,金属液首先填充棒状试样中心位置,最后填充近浇口位置。这导致在同一种压铸工艺参数下,棒状试样中心位置和近浇口位置的ESCs以及孔洞的形貌和分布均有所不同。

关键词：压铸镁合金压室预结晶组织(ESCs) 孔洞缺陷带 X射线同步辐射三维重构

二维磁弹声子晶体的缺陷态特性研究及振动能量收集

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二维磁弹声子晶体的缺陷态特性研究及振动能量收集

作者：程晓茹兰州大学

学位级别：硕士

声子晶体是材料或结构周期排列形成的新型人工复合材料,其特有的弹性波带隙、缺陷态特性在减振降噪、聚焦成像、超声医疗等领域具有重要的应用价值。磁致伸缩材料作为典型的智能材料,对磁场等外界激励具有敏锐快速的响应特效,将其引入... 详细信息

声子晶体是材料或结构周期排列形成的新型人工复合材料,其特有的弹性波带隙、缺陷态特性在减振降噪、聚焦成像、超声医疗等领域具有重要的应用价值。磁致伸缩材料作为典型的智能材料,对磁场等外界激励具有敏锐快速的响应特效,将其引入声子晶体可望实现对带隙和缺陷态的主动调控。因此,本文考虑磁致伸缩材料的非线性耦合特性,建立二维板-柱型和平面型磁弹声子晶体带隙和缺陷态特性的耦合理论框架,发展了其弹性波“局域”传播行为调控特征的有限元定量分析方法;并引入压电材料形成磁弹声子晶体能量收集系统,揭示了磁场、预应力和温度等因素对电压和功率的影响规律。主要研究内容包括:(1)考虑三维磁致伸缩材料的非线性磁-力耦合本构特性,建立含缺陷的板-柱型磁弹声子晶体带隙和缺陷态特性的定量仿真模型,研究磁-力耦合作用下能带结构和传输谱中带隙、点缺陷和线缺陷态的传输特性,分析了磁场、预应力等外界载荷对带隙和缺陷态特性的调控规律。数据结果表明,磁场和预应力对带隙和缺陷带均有明显的影响。含点缺陷的板-柱型声子晶体中,缺陷频率处有波的局域化特性和放大效应。含线缺陷的板-柱型声子晶体中,缺陷频率内波有定向传输特性。(2)研究了含点缺陷的声子晶体和压电材料组成的振动能量收集系统特性。首先对单胞结构的带隙特性进行了讨论,建立了二维磁弹板-柱型声子晶体单胞的有限元模型,探讨了纵向施加磁场、预应力和温度效应以及柱体几何参数对单胞结构的带隙的影响。基于上述研究,分析了超晶胞结构的带隙特性,揭示了磁场和温度对点缺陷处振动能量收集系统性能的影响规律。研究结果表明:磁场、预应力和温度均对禁带的产生和闭合有影响。柱体的几何参数对结构带隙有着显著的影响,改变柱体的半径和高度可以显著的改变带隙宽度。磁场和温度对输出电压和功率以及最优化电阻均有显著的影响。(3)在前文对线缺陷模式研究的基础上,基于非线性磁-力耦合本构理论,建立二维平面磁弹声子晶体模型,对声子晶体结构的带隙和传输特性进行了研究。考虑了两种不同直线缺陷的模式:连续的线缺陷结构和由单个点缺陷连续构成的非连续的线缺陷结构。对比了两种线缺陷模式的位移场分布图,并探讨了两种直线缺陷模式下波的传播规律。进一步分析了在外界激励作用下两种带弯折的线缺陷模式的传输特性。研究结果表明,非连续的单个点缺陷构成的线缺陷模式比连续的线缺陷模式更有希望成为有效的、具有良好约束和引导的模式。该研究不仅考虑了连续模式的线缺陷的结构,还将点缺陷的特性与线缺陷的传输特性结合起来,为波定向器件和滤波器的研究和设计提供了新的设计思路。

关键词：声子晶体磁致伸缩材料点/线缺陷磁场预应力温度禁带缺陷带振动能量收集传输特性

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二维声子晶体异质线缺陷的声波导特性

人工晶体学报 2006年第6期35卷 1190-1194页

作者：赵言诚赵芳苑立波哈尔滨工程大学理学院哈尔滨150001

以二维铝圆柱/空气体系声子晶体引入正方柱线缺陷为研究对象,采用平面波法结合超元胞的方法研究了该异质线缺陷的填充系数、旋转等因素对声波导的影响,讨论了异质线缺陷模场分布。结果表明,当f=0.7、fd=0.5旋转散射柱时,缺陷带只出现在... 详细信息

以二维铝圆柱/空气体系声子晶体引入正方柱线缺陷为研究对象,采用平面波法结合超元胞的方法研究了该异质线缺陷的填充系数、旋转等因素对声波导的影响,讨论了异质线缺陷模场分布。结果表明,当f=0.7、fd=0.5旋转散射柱时,缺陷带只出现在-45°带隙中缺陷带的数量随fd的增加而减少,当fd很小时,异质线缺陷的旋转对声波导没有影响;缺陷态的模场分布取决于它在带隙中的位置和距带隙上下边带间的距离。

关键词：声子晶体带隙缺陷带模场

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绝不把任何一点疑惑、缺陷带上太空 004

中国航天报

作者：刘佳

2001年启动空间领域产品研制，2011年承研的交会对接微波雷达产品在天宫一号神舟八号交会对接任务中首战告捷，2020年在嫦娥五号月球探测等项目上取得新突破……中国航天科工二院25所空间项目团队以20年对产品质量“零缺陷”的坚持，深... 详细信息

2001年启动空间领域产品研制，2011年承研的交会对接微波雷达产品在天宫一号神舟八号交会对接任务中首战告捷，2020年在嫦娥五号月球探测等项目上取得新突破……中国航天科工二院25所空间项目团队以20年对产品质量“零缺陷”的坚持，深刻诠释了空间产品的“一次成功”。牢?

关键词：项目团队神舟八号交会对接微波雷达缺陷带

来源： cnki报纸评论

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二维声子晶体异质结声波导特性研究

功能材料 2007年第A10期38卷 3708-3711页

作者：赵言诚苑立波哈尔滨工程大学理学院黑龙江哈尔滨150001

以二维铝圆柱／空气正方格子声子晶体为研究对象，通过用两列正方散射柱替换原型散射柱构造了异质结，采用平面波法结合超元胞的方法研究了该异质结的声波导特性。结果表明，当f=0．7、fd=0．5，旋转散射柱时，缺陷带出现在-45°〈θ〈4... 详细信息

以二维铝圆柱／空气正方格子声子晶体为研究对象，通过用两列正方散射柱替换原型散射柱构造了异质结，采用平面波法结合超元胞的方法研究了该异质结的声波导特性。结果表明，当f=0．7、fd=0．5，旋转散射柱时，缺陷带出现在-45°〈θ〈45°范围内，数量、位置随旋转角变化，且缺陷带的分布关于（01）方向对称；对于给定的f=0．7，只要方形散射柱对角线在（10）方向的投影小于2．118R时，带隙中就有缺陷带出现，带隙中缺陷带的数量随fd的增加而减少；当fd很小时，缺陷柱的方位、横加面形状对声波导没有影响。

关键词：声子晶体异质结带隙缺陷带声波导

维普期刊数据库评论

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雷沃拖拉机“梦工厂”探秘

农机科技推广 2015年第6期 56-57页

作者：房黎明

春天来时,这里每天走向世界的＂男神＂超过六百个。作为国内最顶尖的＂男神梦工厂＂——福田雷沃重工,生产的＂土地主角＂们,从这里陆续开往了春天。国内颜值最高的男神拖拉机诞生在这里,国内最强大脑拖拉机诞生在这里…请跟上小编的脚... 详细信息

春天来时,这里每天走向世界的＂男神＂超过六百个。作为国内最顶尖的＂男神梦工厂＂——福田雷沃重工,生产的＂土地主角＂们,从这里陆续开往了春天。国内颜值最高的男神拖拉机诞生在这里,国内最强大脑拖拉机诞生在这里…请跟上小编的脚步,今天就让我们来看看这个男神梦工厂到底是怎样造＂神＂的。

关键词：梦工厂福田雷沃小编走向世界工厂管理家用轿车智能制造渐行渐远动态跟踪功能缺陷带

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液晶可调谐一维光子晶体滤波器研究

液晶可调谐一维光子晶体滤波器研究

作者：李新火西北工业大学

学位级别：硕士

随着密集波分复用（DWDM）技术的应用，光纤通信技术迅速发展，未来的全光网络将向更加智能、灵活和可配置性方向发展。可调谐光滤波器是现代光通信系统中的关键器件，因此对波长可调谐光滤波器的要求越来越高。相比其它滤波器而言，光... 详细信息

随着密集波分复用（DWDM）技术的应用，光纤通信技术迅速发展，未来的全光网络将向更加智能、灵活和可配置性方向发展。可调谐光滤波器是现代光通信系统中的关键器件，因此对波长可调谐光滤波器的要求越来越高。相比其它滤波器而言，光子晶体滤波器在调谐范围、带宽以及对其它通道的抑制能力等方面具有优势。本文针对液晶可调谐一维光子晶体滤波器的设计进行研究，主要内容包括： 1．利用传输矩阵法和Bloch定理详细分析了一维光子晶体的禁带位置、禁带带宽以及耦合光子晶体中的缺陷透射带数量、位置、带宽及透射率与光子晶体结构的关系，得出了以上参数随光子晶体结构参数变化的规律。 2．通过数值模拟研究了一种优化设计方法，依据得出的滤波性能参数与光子晶体结构参数的关系，对液晶可调谐一维光子晶体滤波器进行了优化设计，得出了一种优化的滤波器结构。 3．对于无扭曲，预倾角为0°的液晶体，在正入射的情况下，证明了扩展Jones矩阵法等效于各向同性介质中的传输矩阵法。对滤波特性进行了检验，发现在可调谐范围、调谐中心位置、带宽的稳定性等几个方面与设计时有偏差，并找出了出现偏差的原因和一些相关的调整办法。最后运用类比的方法，分析了液晶色散和液晶厚度偏差对透射波长的影响。

关键词：一维光子晶体可调谐滤波器向列相液晶缺陷带