単結晶合金の急速凝固組織に関する数学的モデリング

单晶合金快速凝固结构的数学建模

基本信息

批准号：
05650712
负责人：
片山聖二
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1)ステンレス鋼SUS304の急速凝固組織を観察した結果、δフェライト量が通常の凝固より極めて少なくなっていた。この理由は、初晶として生成したδフェライト量中のCr量が少なく、ミクロ偏析も少ないため、凝固完了後の冷却中にオーステナイトに変態しやすかったことが観察された。2)純アルミニウムとアルミニウム合金に対して特定の方位(011)表面の単結晶にパルスYAGレーザを照射した結果、純アルミニウムおよびAl-1%Si合金ではセルの成長途上で熱流に向かって、次第に向きを変え湾曲することが明らかになった。一方、Al-CuおよびAl-Zn合金の場合には、セルラーデンドライト界面成長を行い、そのセルは<100>優先成長方位の影響を受けて直線的に成長することが判明した。3)アルミニウム合金の場合、合金元素はセル境界の局所的な所にミクロ偏析することが判明した。パルスYAGレーザによるスポット溶接部では、凝固割れが結晶粒界に発生することがわかった。4)凝固速度を遅くするように制御すると、凝固割れを防止することができた。5)ステンレス鋼SUS310Sとアルミニウム合金A5083におけるパルスレーザ溶接時の表面での急速な溶融凝固挙動を高速度ビデオや高速度カメラで観察した。その結果、アルミニウム合金では熱伝導率が大きいため、ステンレス鋼より、溶融・凝固挙動が急速であることがわかった。6)急速凝固や通常凝固で実際に生じるミクロ偏析とそれらの凝固に伴う潜熱の影響ならびにレーザ溶接時の蒸発潜熱の影響を考慮した3次元の熱伝導・凝固解析モデルを構築した。7)凝固モデルによる解析結果と高速度ビデオ等による観察結果との対応から、モデルの妥当性を検証し、その結果を基に、溶融池下部からの凝固挙動と固液共存層の分布について明らかにし、凝固割れを防止するためのレーザパワーについて解明した。

1）观察不锈钢SUS304的快速固化结构表明，δ铁素体的量显着低于正常固化的量。原因是由于初级晶体而产生的δ铁素体量的量很小，并且微膜片很小，因此在凝固完成后冷却过程中很容易转化为奥氏体。 2）纯铝和铝合金表面上的脉冲YAG激光照射（011）具有脉冲YAG激光器，显示纯铝和Al-1％Si合金在生长过程中逐渐改变向热流的方向向热流动。另一方面，在Al-Cu和al-Zn合金的情况下，进行了细胞树突界面生长，并发现细胞在<100>优先生长方向的影响下线性生长。 3）在铝合金的情况下，发现合金元件在细胞边界局部进行了微蛋白元素。发现使用脉冲YAG激光器在斑点焊缝的晶界处发生凝固破裂。 4）控制凝固速率以减慢固化裂纹。 5）使用高速视频和高速摄像头观察到脉冲激光焊接期间不锈钢SUS310和铝合金A5083表面的快速融化固化行为。结果，发现铝合金的熔融和凝固行为比不锈钢更快，因为导热率较高。 6）我们已经构建了一个三维的热导率和固化分析模型，这些模型考虑了微层次化的影响，该影响实际发生在快速和正常的固化中，与这些固化相关的潜热以及激光焊接过程中潜热蒸发的影响。 7）从分析结果之间使用固体模型和使用高速视频等观察结果之间的对应关系验证了模型的有效性，并根据熔融池下部的固化行为以及固体液体共存层的分布进行了阐明，并阐明了激光剂量的固体功率。