Al-7Si-0.36Mg合金定向凝固一次枝晶臂间距实验和模拟 被引量：11

1

作者 陈瑞 许庆彦 柳百成 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2613-2622,共10页

通过Al-7Si-0.36Mg合金定向凝固实验和元胞自动机模型,开展定向凝固枝晶形貌演化和一次枝晶臂间距选择过程的实验和模拟。结果表明:在给定的凝固条件下,一次枝晶臂间距范围是一个连续的变化区间。在恒定温度梯度和不同凝固速度条件下,测... 通过Al-7Si-0.36Mg合金定向凝固实验和元胞自动机模型,开展定向凝固枝晶形貌演化和一次枝晶臂间距选择过程的实验和模拟。结果表明:在给定的凝固条件下,一次枝晶臂间距范围是一个连续的变化区间。在恒定温度梯度和不同凝固速度条件下,测得Al-7Si-0.36Mg合金一次枝晶臂间距上限值(λmax)、下限值(λmin)和平均值(λave)以及生长速率之间的关系,且上限值和下限值的比值接近3。模拟结果与实验结果的吻合程度明显优于Hunt-Lu等解析模型的预测结果,表明CA模型在枝晶定向凝固过程枝晶形貌演化模拟和枝晶臂间距预测等方面的准确性。结合模拟研究和文献调研分析影响定向凝固一次枝晶臂选择的因素,包括抽拉速度v、温度梯度G、界面能大小、溶质扩散系数DL、枝晶生长取向与热流方向的偏离角度θ等。 展开更多

关键词 定向凝固 枝晶臂间距 生长速度 元胞自动机 数值模拟

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铝合金一体化压铸技术研究进展 被引量：2

2

作者 谭云骧 马聚怀 +1 位作者 赵海东 许庆彦 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第14期66-75,共10页

铝合金密度小、比强度高,广泛应用于航空航天和汽车领域的轻量化成形制造。一体化压铸技术生产大型复杂薄壁铸件,能有效帮助飞机、汽车减重增程,是重要的一体化成形技术。全面综述铝合金大型一体化压铸技术的发展,分析免热处理铝合金的... 铝合金密度小、比强度高,广泛应用于航空航天和汽车领域的轻量化成形制造。一体化压铸技术生产大型复杂薄壁铸件,能有效帮助飞机、汽车减重增程,是重要的一体化成形技术。全面综述铝合金大型一体化压铸技术的发展,分析免热处理铝合金的成分设计与已开发的铝合金特点,介绍了国内外大型一体化压铸机和压铸模具的研制情况,归纳总结了一体化压铸件充型、凝固、缺陷、微观组织、热应力和疲劳寿命预测的数值模拟研究现状,对一体化压铸技术的发展提出展望。 展开更多

关键词 一体化压铸 免热处理铝合金 压铸机 数值模拟

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钛合金零件去应力退火热处理变形研究 被引量：1

3

作者 易吉豪 蔡明勇 +8 位作者 李栎森 唐维之 叶翔宇 华程 康进武 刘瑾怡 帅仕祥 刘洪 廖文龙 《热加工工艺》 北大核心 2024年第4期151-154,共4页

利用ABAQUS软件对某钛合金框零件在去应力退火热处理过程中的变形问题进行数值模拟研究。考虑了锻造、机加等前端工序带来的残余应力对后续零件热处理变形的影响,实现了基于实际制造的连续多过程、多物理场耦合的仿真分析。同时充分考... 利用ABAQUS软件对某钛合金框零件在去应力退火热处理过程中的变形问题进行数值模拟研究。考虑了锻造、机加等前端工序带来的残余应力对后续零件热处理变形的影响,实现了基于实际制造的连续多过程、多物理场耦合的仿真分析。同时充分考虑零件实际热处理过程中同工装的装配和接触关系,研究了工装对零件热处理变形的影响。结果表明,在考虑初始残余应力的情况下,自由放置的零件在热处理过程中伴随着内应力的释放和重新分布发生了蠕变,变形趋势同实际测量结果一致,且变形大小在同一数量级。此外,采用同材质的钛合金工装配合随形块的装夹方式能够减小热处理过程中工装对零件的影响,有效保证零件外形,从而达到控制零件热处理变形的目的。 展开更多

关键词 钛合金 热处理 变形 数值模拟

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3D立体显示技术在多元相图教学中的应用 被引量：5

4

作者 康进武 汪有浪 熊守美 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2014年第10期59-62,共4页

相图是材料科学与工程学科的基础之一,其中多元相图为空间结构,形状复杂、难以理解,是教学中的难点。采用Solidworks建立了二元压力-温度-成分(PTX)、三元和部分四元空间相图模型,并采用3D立体显示技术进行处理,建立了多元相图3D立体显... 相图是材料科学与工程学科的基础之一,其中多元相图为空间结构,形状复杂、难以理解,是教学中的难点。采用Solidworks建立了二元压力-温度-成分(PTX)、三元和部分四元空间相图模型,并采用3D立体显示技术进行处理,建立了多元相图3D立体显示教学课件系统。该系统可以在3D立体显示环境下实现相图的线框、面和体及其混合的立体显示,可以进行剖切、旋转,实现等温面和多温面的动态变形立体显示,3D立体显示效果明显,可以在电子快门式、偏光式和红蓝模式下使用,适合课堂教学,已经在相图教学中获得了良好的效果。 展开更多

关键词 多元相图 3D立体显示技术 计算机辅助教学

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预制膜成分对铜锌锡硫薄膜特性的影响

5

作者 谢敏 庄大明 +4 位作者 赵明 庄作隆 郭力 李博建 宋军 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2200-2204,共5页

采用金属预制膜硫化法制备铜锌锡硫薄膜,分别制备不同成分的预制膜,考察预制膜成分对Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜特性的影响。研究得出:4种成分的预制膜硫化后均能得到主要组成相为CZTS的薄膜,薄膜具有良好的结晶性,对于富锌的薄膜可观察到贯... 采用金属预制膜硫化法制备铜锌锡硫薄膜,分别制备不同成分的预制膜,考察预制膜成分对Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜特性的影响。研究得出:4种成分的预制膜硫化后均能得到主要组成相为CZTS的薄膜,薄膜具有良好的结晶性,对于富锌的薄膜可观察到贯穿于薄膜断面的尺寸超过2μm的CZTS大晶粒。但除主要组成相CZTS之外,薄膜中同时还会有少量二元相存在,硫化后富锡的薄膜中容易有二元相SnS存在,富锌的薄膜中容易有少量SnS和Cu7S4存在。对富锡的薄膜用浓盐酸刻蚀的方法可成功去除二元相SnS,得到由单一锌黄锡矿相组成的CZTS薄膜。 展开更多

关键词 薄膜 铜锌锡硫 硫化 预制膜

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藕状多孔铜微通道热沉的散热性能优化研究 被引量：4

6

作者 吴健 刘源 +1 位作者 李言祥 张华伟 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期94-99,共6页

藕状多孔铜是一种具有长直圆孔的新型微通道结构,可用于对大功率电子器件进行散热。通过实验和Flow Simulation数值计算系统地研究了以水为工质,具有均匀微槽道结构的多孔铜热沉的散热性能。实验结果表明,该热沉具有很高的换热系数,在11... 藕状多孔铜是一种具有长直圆孔的新型微通道结构,可用于对大功率电子器件进行散热。通过实验和Flow Simulation数值计算系统地研究了以水为工质,具有均匀微槽道结构的多孔铜热沉的散热性能。实验结果表明,该热沉具有很高的换热系数,在110 m L/s流量下,换热系数可达10.1 W/(cm^2·K)。模拟结果表明存在最佳的微槽道数和微槽道方向使得多孔铜热沉的散热性能最优。以水为工质时,最佳槽道数和微槽道方向分别为7~11和45°。随着微槽道宽度减小,热沉散热性能提高,对比了数值模拟结果与实验结果,并分析了其存在差异的原因。 展开更多

关键词 微通道 切槽强化 多孔铜 水冷

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磁控溅射四元靶材法制备17.5%效率CIGS电池研究 被引量：8

7

作者 欧阳良琦 庄大明 +3 位作者 张宁 刘沅东 赵明 余新平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2994-2998,共5页

使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn_(1-x) Ga_xSe_2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H_2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H_2Se浓度从1%提高到5%时,随着H_2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,减少... 使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn_(1-x) Ga_xSe_2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H_2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H_2Se浓度从1%提高到5%时,随着H_2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,减少作为载流子复合中心的晶界缺陷,有利于提高电池开路电压和短路电流,最终提高电池效率。H_2Se浓度从5%进一步提高到10%时,虽然晶粒尺寸进一步增加,但是表面镓含量下降导致表面禁带宽度降低,电池开路电压没有进一步提高。通过先硒化后硫化热处理工艺,可得到表面和底部禁带宽度高于吸收层内部的U型能带结构。硫化处理后,电池平均开路电压从539 mV提高至619 mV,电池平均效率从14.1%提高至15.9%。在制备减反层MgF_2后,获得最高效率为17.5%的电池。 展开更多

关键词 铜铟镓硒 磁控溅射 太阳电池 靶材 效率

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串联电阻对不均匀铜铟镓硒电池性能的影响 被引量：1

8

作者 欧阳良琦 庄大明 +5 位作者 郭力 曹明杰 刘江 李晓龙 谢敏 宋军 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1561-1566,共6页

由于铜铟镓硒太阳电池的不均匀性以及电池输出特性的非线性,现有表征大面积电池的加权平均效率需要进行修正以便更好反映光伏组件的效率。由于串联电阻的增加常被认为可改善电池均匀性,因此本文针对串联电阻的影响进行重点研究。本文基... 由于铜铟镓硒太阳电池的不均匀性以及电池输出特性的非线性,现有表征大面积电池的加权平均效率需要进行修正以便更好反映光伏组件的效率。由于串联电阻的增加常被认为可改善电池均匀性,因此本文针对串联电阻的影响进行重点研究。本文基于太阳电池模型,假定大面积太阳电池可看作是多个小面积太阳电池单元并联而成的太阳电池单元组件。计算结果表明,并联光伏组件的效率比加权平均效率低;提高光伏组件的串联电阻能在一定程度上改善电池不均匀性,但未必能提高光电转换效率,这有赖于光伏组件的不均匀程度和其本身的串联电阻大小;当光伏组件本身的均匀性较好且串联电阻也较小时,提高光伏组件的串联电阻能提高光伏组件效率。 展开更多

关键词 铜铟镓硒 太阳电池 不均匀性 串联电阻 效率

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高密实率Cu(In,Ga)Se_2陶瓷靶材制备和性能研究 被引量：1

9

作者 李晓龙 庄大明 +6 位作者 赵明 庄作隆 刘江 谢敏 曹明杰 欧阳良琦 郭力 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2196-2199,共4页

采用热压烧结Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3混合粉末的方法制备CIGS四元陶瓷靶材。考察烧结温度、烧结压力对靶材的相组成、形貌、成分的影响。实验结果表明,在烧结温度较低时,首先获得CuInSe2三元黄铜矿相结构,随着烧结温度的升高,Ga元素不断... 采用热压烧结Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3混合粉末的方法制备CIGS四元陶瓷靶材。考察烧结温度、烧结压力对靶材的相组成、形貌、成分的影响。实验结果表明,在烧结温度较低时,首先获得CuInSe2三元黄铜矿相结构,随着烧结温度的升高,Ga元素不断向CIS中扩散,并获得均质的CIGS四元靶材。通过增大烧结压力,可提高靶材密度。烧结时间的延长,对靶材的密实率无明显影响。在烧结温度900℃,烧结压力45MPa的条件下,获得密实率超过96%的靶材。 展开更多

关键词 铜铟镓硒 陶瓷靶材 热压烧结 反应机制

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太阳电池器件参数提取的一种简单方法 被引量：1

10

作者 欧阳良琦 庄大明 +2 位作者 刘江 曹明杰 郭力 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2093-2097,共5页

为了较为简洁高效准确地获得串联电阻R_s、并联电阻R_(sh)、品质因子m、反向饱和电流J_0和光生电流J_(ph)等器件参数,提出一种利用太阳电池伏安特性曲线(J-V曲线)提取这些器件参数的简单方法。利用实验制备的几组铜铟镓硒(CIGS)太阳电池... 为了较为简洁高效准确地获得串联电阻R_s、并联电阻R_(sh)、品质因子m、反向饱和电流J_0和光生电流J_(ph)等器件参数,提出一种利用太阳电池伏安特性曲线(J-V曲线)提取这些器件参数的简单方法。利用实验制备的几组铜铟镓硒(CIGS)太阳电池的J-V曲线数据进行实例器件参数提取,并验证该方法具有的较高的准确性。此外,还将这几组铜铟镓硒太阳电池和国外高效率铜铟镓硒太阳电池进行对比,发现电池之间效率相差较大的原因。 展开更多

关键词 太阳电池 器件参数提取 拟合方法

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AP1000核电主管道均匀化加热热处理工艺研究 被引量：2

11

作者 易吉豪 王纪武 +1 位作者 康进武 王想 《热加工工艺》 北大核心 2019年第2期1-6,共6页

针对AP1000核电主管道在热处理过程中产生的温度分布不均、薄壁处奥氏体晶粒粗大以及应力变形等问题提出了一种均匀化加热热处理的新工艺,在管道薄壁处覆盖网格状绝热材料,依据厚薄部位的壁厚关系调控薄壁部位受热面积,从而使管道整体... 针对AP1000核电主管道在热处理过程中产生的温度分布不均、薄壁处奥氏体晶粒粗大以及应力变形等问题提出了一种均匀化加热热处理的新工艺,在管道薄壁处覆盖网格状绝热材料,依据厚薄部位的壁厚关系调控薄壁部位受热面积,从而使管道整体升温均匀。采用数值模拟的方法验证该工艺的有效性。利用ANSYS软件对AP1000核电主管道在新工艺下的热处理加热阶段进行了热-力耦合数值模拟,将采用新工艺和传统工艺的温度场和应力场模拟结果进行了对比。结果表明,新工艺能显著降低工件厚薄部位中心的温差,最大温差从110℃下降到20℃,同时局部热应力较传统工艺大幅度下降,最大下降80%。因此,采用新工艺能够有效实现工件升温的均匀性,避免局部晶粒粗大,同时降低工件热应力。 展开更多

关键词 主管道 热处理 数值模拟 温度场 应力场

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镍基高温合金叶片定向凝固过程宏微观数值模拟研究进展 被引量：14

12

作者 许庆彦 夏鹄翔 《航空发动机》 北大核心 2021年第4期141-148,共8页

随着航空工业的发展,对发动机特别是涡轮叶片的性能要求也越来越苛刻。目前涡轮叶片的组织主要为柱状晶或单晶,采用定向凝固技术制造。由于合金元素种类繁多、叶片形状和内腔复杂,在制造过程中叶片容易产生各种铸造缺陷,如杂晶、大/小... 随着航空工业的发展,对发动机特别是涡轮叶片的性能要求也越来越苛刻。目前涡轮叶片的组织主要为柱状晶或单晶,采用定向凝固技术制造。由于合金元素种类繁多、叶片形状和内腔复杂,在制造过程中叶片容易产生各种铸造缺陷,如杂晶、大/小角晶界、雀斑等,导致叶片合格率低、研发周期长、制造成本高。数值模拟技术作为一种低能耗、高效率、短周期的研究方法,能有效预测缺陷产生,优化涡轮叶片定向凝固工艺,提高成品率。介绍了高温合金涡轮叶片定向凝固模拟的物理数学模型,总结了国内外航发叶片成形过程中数值模拟技术的研究进展,并对其发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 镍基高温合金 数值模拟 定向凝固 涡轮叶片 高温蠕变 铸造缺陷 航空发动机

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烧结温度对氧化铝基陶瓷型壳显微组织及力学行为的影响 被引量：5

13

作者 魏倩 许自霖 +1 位作者 许庆彦 柳百成 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期10-15,共6页

采用选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)快速制备高温合金叶片用氧化铝基陶瓷型壳初坯,并结合高温烧结(high-temperature sintering)进一步提高陶瓷型壳的力学性能。研究不同烧结温度(1450～1600℃)对氧化铝基陶瓷型壳的抗... 采用选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)快速制备高温合金叶片用氧化铝基陶瓷型壳初坯,并结合高温烧结(high-temperature sintering)进一步提高陶瓷型壳的力学性能。研究不同烧结温度(1450～1600℃)对氧化铝基陶瓷型壳的抗弯强度的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析型壳的物相组成、断口微观形貌。结果表明:采用选择性激光烧结+高温烧结技术可快速高效地制备力学性能满足要求的陶瓷型壳,随着烧结温度从1450℃升高到1600℃,型壳的室温平均抗弯强度增大,并在1600℃时达到38.03 MPa;型壳的主要强化相为柱状莫来石相,且随烧结温度升高,型壳中莫来石相含量增加,石英相含量降低,方石英相含量先增加后有所降低;裂纹扩展形式从缓慢扩展转变为迅速扩展并引发瞬断,断口由撕裂状演变为平齐小断面,断裂方式由主要沿晶断裂向穿晶断裂转变,裂纹倾向于向晶内莫来石扩展。 展开更多

关键词 陶瓷型壳 选择性激光烧结 烧结温度 力学性能 断口形貌

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镍基高温合金定向凝固过程枝晶组织相场模拟研究 被引量：6

14

作者 许庆彦 杨聪 柳百成 《航空制造技术》 2019年第19期14-20,共7页

镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大... 镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大尺度范围下的凝固组织相场模拟。对定向凝固单晶枝晶生长进行了模拟研究,结果表明从基底形成枝晶臂经历了从瞬态生长到稳态生长的过程,且整个过程受到传热与溶质扩散的控制。对定向凝固双晶竞争生长(θ=±15°)进行了模拟研究,其中发散型枝晶生长中择优取向枝晶能竞争掉非择优取向的枝晶使得晶界发生移动,而汇聚型枝晶生长中晶界保持不变。最后研究了自然对流对枝晶生长的影响,并将模拟得到元素偏析结果与试验结果进行了对比,发现吻合较好。 展开更多

关键词 定向凝固 枝晶生长 高温合金 相场模拟

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无硒气氛退火下掺入Sb_2S_3提高CIGS薄膜晶粒尺寸的研究

15

作者 张冷 庄大明 +3 位作者 赵明 孙汝军 魏要伟 吕循岩 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期51-55,共5页

将一薄层Sb_2S_3置于Cu(InGa)Se_2(CIGS)薄膜与Mo薄膜之间,于不含硒源的惰性气氛中退火,发现随Sb_2S_3厚度的增加,CIGS薄膜的晶粒尺寸显著增大,薄膜的择优生长面由(112)晶面向(220/204)晶面转变。为阐明晶粒的生长机理,研究退火温度对Sb... 将一薄层Sb_2S_3置于Cu(InGa)Se_2(CIGS)薄膜与Mo薄膜之间,于不含硒源的惰性气氛中退火,发现随Sb_2S_3厚度的增加,CIGS薄膜的晶粒尺寸显著增大,薄膜的择优生长面由(112)晶面向(220/204)晶面转变。为阐明晶粒的生长机理,研究退火温度对Sb_2S_3掺杂的CIGS薄膜的晶粒尺寸和物相的影响规律,发现薄膜在450～500℃之间晶粒尺寸增大显著。在实验结果的基础上提出一种气相促进晶粒生长的模型和液相促进晶粒生长的模型。 展开更多

关键词 薄膜太阳电池 晶粒生长 机理 Sb掺杂 CIGS

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