课题基金 / 基金详情

SA508Gr.4N钢大型铸锭层状铸造及其界面熔合与成分协调原理

批准号:
52074182
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李军
依托单位:
学科分类:
材料冶金加工
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李军

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
SA508Gr.4N钢(简称5084钢)被认为是下一代核反应堆压力容器首选的结构材料,然而其高合金化使得大型铸锭制备中易产生严重的非均质性问题而影响最终产品的性能,并严重制约后续热加工方法和工艺窗口的选择。申请人团队前期基于增材制造理念提出了将大铸锭“化整为零”分步浇注、逐层凝固、按需/定位/定时补给的层状铸造(简称LC)方法,有效降低了铸锭的宏观偏析等缺陷,有望解决其大型铸锭的非均质性问题。.本项目以5084钢为研究对象,拟对LC面临的界面熔合及溶质迁移问题开展深入研究:构建铸造成锭过程集浇注、凝固全流程耦合的枝晶生长/熔化及多缺陷耦合预测模型;探究LC不同金属液浇入状态下的枝晶生长-重熔-再生长机制及溶质的混合与迁移原理;发展浇注控制、单元离散与溶质控制模型,构建熔炼、浇注、凝固全过程数字化平台。从而发展和完善制备5084钢高均质化大型铸锭LC新技术理论基础,并促进其产业化应用。
英文摘要
SA508 Gr.4N steel has been considered as the primary choice for the new generation of nuclear reactor pressure vessel steel. However, serious inhomogeneity of SA508 Gr.4N heavy steel ingots, which results from the ingot solidification process due to its big volume and high alloying, will not only affect their subsequent processing but also the performance of the final products..Based on the concept of additive manufacturing, the applicant team proposed a new pouring method, called layered casting, which can effectively reduce the casting defects such as macrosegregation of the ingots, and is expected to solve the problem of heterogeneity of large ingots. For this method, the alloy melt is poured into the mould step by step, so that the melt can be solidified layer by layer. The alloy component will also be adjusted based on the instantaneous solute content of the residual unsolidified melt. .Current research will take the SA508 Gr.4N steel as the research object and carry out in-depth research on the interfacial fusion and composition coordination problems faced by layered casting. Main research contents are 1) to construct the dendrite growth & remelting model and the multi-defects coupled model for the whole process of pouring and solidification in the process of layered casting; 2) to investigate the mechanism of dendrite growth-remelting-regrowth and the principle of mixing and migration of solutes under different liquid metal pouring states of layered casting; 3) to develop pouring control, unit discrete and solute control models, and build a digital platform for the whole process of smelting, pouring and solidification. By completing the above researches, the layered casting theory and key technologies for preparing SA508 Gr.4N steel high-homogenization large ingots will be developed and improved.
围绕SA508Gr.4N钢层状铸造过程面临的界面熔合及溶质迁移问题,本项目主要开展了四个方面的研究内容:1) 生长动力学研究及枝晶生长/熔化模型构建;2) 层状铸造单元包间复杂界面熔合原理;3)层状铸造的多包协调控制与溶质迁移机制;4) 百吨级大型铸锭层状铸造及其数字化平台。项目取得了以下重要成果:.结合MnS生长热动力学理论和颗粒运动模型,构建了多元合金的多相、多场耦合凝固模型,实现了对内生夹杂和外生夹杂物与宏观偏析的耦合预测。建立了耦合元胞自动机(CA)方法的枝晶生长CA-FVM模型,并进一步耦合位移有限元方法,发展了微观枝晶变形模型,实现了对金属液浇铸条件下流动冲击对枝晶的生长、重熔、变形及断裂行为影响的预测。进而结合计算域离散分区及分步冻结与激活技术,构建了包含铸锭的浇注、凝固、金属液的冲刷与重熔、复合凝固过程的数值模型,实现了对层状铸造全过程的模拟预测。.探讨了层状铸造中金属液速度大小、金属液流动方向以及金属液过热度对枝晶的重熔和再生长的影响行为,提出了流动引起的枝晶变形和断裂的三种机理,厘清了钢锭制备中顶部散热对层状铸造包间界面缺陷的关键影响。.探究了层状铸造中金属液速度大小、流动方向以及过热度对凝固过程的溶质迁移,枝晶的重熔和再生长的影响行为,探明了层状铸造不同金属液浇入状态下的枝晶生长-重熔-再生长机制及溶质的混合与迁移原理,揭示了铸锭制备中层与层之间正-负偏析交替分布的机制。厘清了浇注时机、浇口位置、浇注温度等参数对铸锭凝固、层间成分迁移和分布的影响规律。.提出了基于遮热板以及周向分散浇注等创新的层状铸造制备方法。构建了集熔炼、浇注、凝固全过程的数字化设计平台,实现了层状铸造离的全流程设计。并结合所构建平台对百吨级别钢锭的层状铸造进行工艺设计,以及层状铸造过程和宏观偏析预测研究。本项目的研究进一步发展和完善了制备高均质化大型铸锭的层状铸造技术理论基础,并促进其产业化应用。
MAOA通过调控肿瘤细胞线粒体分裂抑制胰腺导管腺癌的生长及其分子机制
  • 批准号:
    82372589
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李军
  • 依托单位:
基于多尺度模拟和机器学习的高温合金3D打印缺陷控制
  • 批准号:
    22ZR1430700
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    李军
  • 依托单位:
核蛋白易位启动子区域蛋白TPR在胰腺导管腺癌发生发展中的作用及其机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    55万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    李军
  • 依托单位:
核蛋白易位启动子区域蛋白TPR在胰腺导管腺癌发生发展中的作用及其机制
  • 批准号:
    82073023
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    李军
  • 依托单位:
国内基金
海外基金