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全国材料科学中的数学应用研讨会

召开年：2010
召开地：河北保定
出版时间： 2010-08-15

主办单位：中国体视学学会

会议文集：全国材料科学中的数学应用研讨会论文集

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1.科学获取与生产三维显微组织数据-体视学及其拓展应用
- 刘国权;康人木;吴晋彬;王浩;吴凯
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：材料显微组织与结构的定量表征一直是材料科学与工程领域的核心问题。此类表征早期在材料二维截面上进行和解释，后来借助体视学(曾称定量金相学，体视金相学等)拓展为材料显微组织的3D定量表征，从而获得突破性进展。其后，计算材料学和计算机仿真为其提供了新的途径，再次扩展了材料定量表征的广阔领域。然而，未经验证的材料计算、仿真结果乃至理论模型是不足信的，体视(金相)学则一直足验证材料计算、仿真乃至理论成果的不可缺少的工具。基于实验验证后的计算材料学方法则使体视学对材料科学的贡献事半功倍，事半功百，甚至更大。本文结合作者研究组的若干具体研究实例，演示和讨论了数学方法在材料显微组织定量表征中发挥的重要作用。
2.热处理对双相钢焊接接头组织和相比例的影响
- 胡传顺;秦华;李吉承
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：对2205双相不锈钢焊接接头进行750℃、850℃和950℃下分别保温10min、30min和60min，保温后立即水冷的熟处理，采用ASTM E562系统人工结点计数法测定分析热处理温度及时问对双相钢的组织和相比例的影响。实验结果表明：经热处理后，热影响区和焊缝会有σ相析出现象。随着热处理时间的延长热影响区的铁索体含量减少的比较缓慢，而焊缝的铁素体含量急剧降低。
3.ZL101A铝合金车轮热处理工艺的优化研究
- 高波;孙维连;孟庆佳;范文静
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：在现有T6工艺的基础上，采用硬度和能耗指标，首先对固溶工艺参数进行优化;利用散点图，将96项固溶-时效工艺方案划分为3个部分，进一步提炼出由32项固溶．时效方案组成的工艺方案候选集;利用聚类分析方法对候选集进行分区，在Ward分类法和中心距分类法多种分类方法的基础上，提炼出ZL101A铝合金车轮热处理优化工艺候选集。结果表明：采用基于Chebchev距离的Ward聚类方法可以获得理想的分类结果。
4.新型镍基粉末高温合金涡轮盘双重组织热处理实验与模拟研究
- 吴凯;刘国权;胡本芙;张义文;陶宇;刘建涛
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：对新型镍基粉末高温合金FGH98 I涡轮盘双重组织热处理进行了实验与模拟研究。结果表明：晶界γ'相是控制合金晶粒长大的关键因素，在高于γ'相固溶温度时，品粒八寸随温度升高而快速长大，并建立了FGH98I合金晶粒尺寸与固溶温度、保温时间之间的动力学函数关系式。另外，涡轮盘温度场的有限元模拟表明温度梯度主要取决于保温时间。在结合实验与有限元模拟结果所优化选择的热处理条件下，成功获得轮缘为ASTM6～7和轮心为ASTM 10～11的双重组织涡轮盘。
5.Mo对TiC/Fe金属陶瓷界面润湿性影响的第一性原理研究
- 刘凯;邹正光;申玉芳;龙飞;吴一
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：本文采用第一性原理密度泛函理论研究了添加元素Mo对TiC/Fe金属陶瓷界面润湿性的影响。我们用Mo元素取代TiC(001)／Fe(001)界面上的Ti元素构建超晶胞，计算结果显示：Mo元素的添加能够括宽TiC/Fe界面的能带，增大界面的黏附功，有效改善界面的润湿性。验证了实验上的结果，并发现界面上的结构为Fe/Ti(Mo)C，而不是Fe/MoC/TiC，即并非形成一个严格的Mo圈包裹TiC颗粒的模型。
6.TiC(001)-Fe(001)界面电子特性及成键的第一性原理研究
- 申玉芳;邹正光;刘凯;龙飞;吴一;肖志刚
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：采用基于密度泛函的第一性原理平面波赝势法计算获得了TiC(001)-Fe(001)的最低能量构型，研究了界面的态密度、电荷密度分布、成键及粘附等特性。结果表明：不同界面层模型(A,B，C)，均存在一个最佳的晶体结构参数(2．8700、2．9402和2．9800 nm)。费米能级以下形成了C的p轨道与Fe和Ti的d成键轨道，界面C-Fe电荷重叠密度较大，Fe-c键布居数为0．15，为离子键性共价键。界面粘附功随着TiC层数的增加而减小，润湿性降低，1层TiC(001)-3层Fe(001)界面粘附功最大，为3．325 J/m2。
7.PMNPT/CFO磁电复合材料参数的模拟计算
- 郑涪升;马烁懿;郭红力;朱建国
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：采用弹性力学模型，推导了二维磁电复合材料参数的计算公式。研究了PMN-PT/CFO层状复合材料的磁电耦合系数与压电相体积比、界面耦合参数以及衬底厚度的变化关系;对比了MgO或Si为基片时对复合材料磁电系数的影响以及两种基片对于材料夹持作用，发现MgO基片对复合材料的夹持作用比Si基片要大。
8.熔渗时间对Mo70—Cu合金致密化的影响
- 古一;姜国圣;王志法;刘金文
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：高钼钼铜铜复合材料是一种具有优良性能的低膨胀高热导复合材料，在微电子领域越来越受到人们的重视。本文采用熔渗方法制备Mo70-Cu复合材料，重点研究了熔渗时间对材料致密化的影响，结果表明：在1400℃进行熔渗时，随熔渗时间由4小时延长至12小时，材料的密度提高，相对密度由97．1％提高至99．4％，但是随熔渗时间的延长，铜的损失量增加，并在材料的表面出现微观的小空洞，从而影响到材料的性能;熔渗时间为8个小时的样品具有较为优良的综合性能。
9.3D von Neumann与Hillert晶粒长大速率方程的比较研究
- 王浩;刘国权;栾军华
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：对三维von Neumann方程和三维Hillert方程两种具有代表性的晶粒长大速率模型进行了比较研究，结果表明二者分别是基于晶界的积分平均曲率(the integral ofmean curvature)和平均平均曲率(average mean curvature)的曲率驱动速率模型;结合三维品粒的拓扑-尺寸抛物线统计关系，三维von Neumann方程可以转化为Hillert方程，两种速率理论模型分别从个体角度和分组统计平均角度闸述了晶粒长大动力学。
10.考虑各向异性因素的三维von Neumann方程
- 王浩;刘国权;栾军华
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：本文通过考虑实际多晶体组织中各向异性因素对晶粒三晶棱处两面角大小的影响，借助晶界积分平均曲率与平均切直径的关系，对三维晶粒长大的准确速率方程-三维vonNeumann方程进行了研究，结果表明实际凸形品粒的准确长大速率可以表示为晶粒的平均切直径、三晶棱总长度和三晶棱处两面角的函数。所得方程经过了Kelvin十四面体和5种规则多面体验证。
11.新型镍基高温合金粉末颗粒的凝固组织特征
- 吴凯;刘国权;胡本芙;吴昊;张义文;陶宇;刘建涛
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：对新型镍基高温合金FGH98 I等离子旋转电极雾化粉末颗粒的凝固组织特征进行了研究，并计算了合金粉末凝固过程的热学参数。结果表明：粉末颗粒表面凝固组织主要是树枝晶和胞状长大晶，随着粉末颗粒直径减小，冷却速度、凝固长大速度和固液界面前沿温度梯度均增大，粉末内部凝同组织由树枝晶为主逐渐转变为以胞状晶及微晶组织为主。另外，还建立了FGH98 I合会粉末粒度与二次枝晶臂距和冷却速度之间的函数关系式。
12.钇基块体非晶合金等温晶化动力学
- 何世文;陈艺锋
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：利用铜模铸造法制备了Y41Sc15A124Co20块体非晶合金，采用示差扫描量热计(DSC)对此块体非晶合金的等温晶化动力学进行了研究。应用Johnson—Mehl-Avrami(JMA)方程描述合金的等温晶化过程。结果表明该合金的等温晶化行为始于一维界面控制地形核及长大，等温晶化的主要阶段为Avrami指数大于3．0的三维形核长大过程。等温局部晶化激活能Um 0．50为247．66 kl／mol，表明该Y基非晶合金具有较高的热稳定性。
13.基于随焊锤击系统的平板多道焊缝的数值模拟
- 白庆华;马跃进;孙维连
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：焊接足涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。而焊接过程不可避免得会在工件内产生复杂的焊接残余应力、裂纹、气孔等缺陷，导致焊接结构性能的降低，影响焊接质量。锤击处理作为一种非常有效的消除焊接残余应力的方法，焊接后的温度场、应力场对锤击效果有非常重要的影响。本文使用ANSYS软件，对平板多道焊缝进行有限元模拟，利用间接耦合法，得到焊接温度场、麻力场的分布状况，为焊接锤击奠定基础。
14.纸张模板生物形态Ni—Zr材料的制备及结构表征
- 侯广亚;曹华珍;唐谊平;郑国渠
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：本文以纸张为模板，多次浸渍Ni(NO3)2-Zr(NO3)4的乙醇溶液，用高温还原法制各生物形态Ni—Zr材料。利用热重分析(TG)，X射线衍射仪(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等对材料进行表征。结果显示，试样的失重主要发生在450℃以前，包括水分的挥发，金属Ni和Zr盐的分解和纸张中纤维的分解。通过工艺参数的调控获得了NiO／ZrO2，Ni／NiO/ZrO2和Ni/ZrO2等材料。NiO在高于500℃还原成Ni。随温度升高Ni的晶粒尺寸增大。但ZrO2的粒径大小基本保持不变(约15nm左右)．在同样的烧结温度下，镍含量高的样品较易被还原;经过高温还原处理后的试样继承和保留了滤纸的纤维结构。生物形态多孔Ni/ZrO2材料具有双峰分布的孔隙，大的孔隙孔径约为20～50μm。在纤维上保留了约为0．5～2 μm较小的不规则孔隙。
15.高温均匀化退火对6061铝合金组织和性能的影响
- 刘领涛;孙维连;葛素静;王会强;田红杰;孙铂
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：本文对6061铝合金采用高温均匀化退火工艺：590℃/2h。通过力学性能分析、金相组织观察等方法，研究并分析了该工艺对6061铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，除了1．2mm厚的表面激冷层有严重过烧外，试棒其他位置的组织和性能均较好，晶间未溶解的非平衡化合物溶解，合金晶界内晶界上多相的结晶相化合物基本完全扩散均匀，晶内偏析基本完全消除。与其他高温均匀化退火工艺相比，在保证节能和提高效率的基础上，其力学性能也能达到了锻造性能要求。在实际生产中，可以先利用机械加工的办法去除该激冷层，便可得到显微组织和性能较好的试样，提高了生产效率、节约了能源。
16.6061铝合金铸态与扩散退火态组织分析
- 孙维连;毛怡国;王会强;李颖;田红杰
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：采用光学显微镜和扫锚电镜观察了 6061变形铝合金铸棒的原始组织和不同扩散退火温度下变形铝合金组织形态，并用电子能谱分析了606l铝合金铸棒中化合物成分。分析表明，由于铸造过程使铸棒表层与中心化合物析出量不同，采用不同温度扩散退火会引起铸棒表层与中心组织和相发生变化。通过分析扩散退火组织变化，研究了一种缩短6061变形铝合金铸棒扩散退火时间的新工艺。
17.钛铁矿-碳-Me原位合成TiC/Fe(Me)金属基复合陶瓷的研究
- 吴一;尹传强;李晓敏;申玉芳;邹正光
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：本研究以天然复氧化物钛铁矿为原料，利用碳热还原原位合成技术，直接制备了TiC/Fe(Me)致密金属基复合陶瓷，并用第一性原理分析了合金元素对复合材料界面中心离子电荷和共价键键级的影响，进而分析了对性能的影响。分析认为，Mo、Ni加入台金改善了性能，Mo通过在硬质相TiC的富集，增强硬质相的金属键，利于硬质相与金属基体的结合：Ni主要分布在金属粘接相中，通过强化金属基体来提高合金的性能。
18.奥氏体不锈钢中Mo元素分布与σ相析出规律
- 韩培德;白晋钢;李洪飞;孙向雷
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：本文利用扫描电子显微镜和能谱分析仪对254SMo奥氏体不锈钢时效处理后析出相进行了结构、组成、分布等分析。结果表明析出相为σ相，σ析出相主要含有钼、镍、铬等元素，分布于晶界。利用密度泛函理论分析了含钼元素的铁素体、奥氏体不锈钢原子结构稳定性。结果表明：钼更容易存在于铁素体结构，富集于密排面，从理论上解释了高温析出相为何易于在晶界形成的原因。
19.均匀化退火时间对6061铝合金组织和性能的影响
- 李胜利;孙维连;葛素静;王会强;李端;彭婧
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：采用光学显微镜、微控电子万能试验机和布氏硬度机等仪器，研究了不同时间的均匀化处理对6061铝合金组织和布氏硬度值。分析了时间对均匀化退火的影响以及伸长率随时问的变化，研究表明：时间是均匀化处理退火的必要因素，并且扩散随着时问的延长而更加充分。
20.分段函数运用于优化6061铝合金均匀化处理工艺的探索
- 李颖;孙维连;葛素静;王会强;杨国超;孙铂
- 《全国材料科学中的数学应用研讨会》 | 2010年
摘要：本次探索是在大量实验的基础上结合试件金像组织和试件的力学性能逐步开展的，结果表明：分段加热可大大缩短6061均匀化处理的时间，避免了通过升高温度来缩短保温时间造成的边缘反偏析层过烧情况的出现。