采用金属/气体共晶定向凝固技术制备了藕状多孔铜,建立了凝固界面前沿溶质场模型, 采用模型计算分析了工艺参数(凝固速率、氢气压力和温度)对多孔铜结构参数(孔隙率和孔间距)和溶质浓度的影响, 并与试验结果进行了对比。结果表明: 保持氢气压力和温度不变时, 孔间距(λ)和凝固速率(v)呈vλ2=E(常数)的关系; 孔隙率主要受氢气压力的影响, 孔间距主要受凝固速率和氢气压力的共同影响; 模型计算结果和试验结果吻合较好; 随着氢气压力或凝固速率的升高, 固液界面前沿溶质富集程度越来越大, 而随着温度的升高, 溶质的富集程度越来越小。

所属栏目

物理模拟与数值模拟国家自然科学基金云南联合基金资助项目(u0837603); 国家自然科学基金资助项目(51164018)

收稿日期

2013/1/82013/12/18

作者单位

戴希魁:昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明 650093
金青林:昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明 650093
蒋业华:昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明 650093
周荣:昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明 650093

备注

戴希魁(1986-), 男, 甘肃庆阳人, 硕士研究生。

引用该论文:

DAI Xi-kui,JIN Qing-lin,JIANG Ye-hua,ZHOU Rong.Numerical Simulation of Solute Field before Solidification Interface of Lotus Root-typed Porous Copper[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(5):84～88
戴希魁,金青林,蒋业华,周荣.藕状多孔铜凝固界面前沿溶质场的数值模拟[J].机械工程材料,2014,38(5):84～88

参考文献

【1】

SHAPOVALOV V I. Method of manufacture of porous articles: US, 5181549［P］.1993-01-26.

【2】

NAKAJIMA H. Fabrication, properties and application of porous metals with directional pores ［J］.Progress in Materials Science,2007,52(7):1091-1173.

【3】

YUN S K,MURAKAMI K,NAKAJIMA H.Anisotropic mechanical properties of porous copper fabricated by unidirectional solidification［J］.Materials Science and Engineering:A,2001,299(1/2):241-248.

【4】

李言祥,刘源.金属/气体共晶定向凝固规则多孔金属的研究进展［J］.材料导报,2003, 17(4):1-4.

【5】

LIU Yuan, LI Yan-xiang. A theoretical study of Gasarite eutectic growth［J］.Scripta Materialia, 2003,49(5): 379-386.

【6】

YAMAMURA S,SHIOTA H,MURAKAMI K, et al.Evaluation of porosity in porous copper fabricated by unidirectional solidification under pressurized hydrogen［J］.Materials Science and Engineering,2001,318(1/2):137-143.

【7】

黄峰,杨天武,李再久,等.规则多孔铜压缩性能的各向异性［J］.中国有色金属学报,2011,21(3):604-610.

【8】

KURZ W, FISHER D J. Fundamentale of solidfication［M］.Switzerland:Trans Tech Publications Ltd,1989:268-269.

【9】

JONES H.The solid-liquid interracial energy of metals:calculations versus measurements［J］.Materials Letters,2002,53(4/5):364-366．

【10】

ALLEN B C.Liguid metals-chemistry and physics［M］.New York:Marcel Dekker,1972:161-168.

【11】

张华伟,李言祥,刘源. Gasar工艺中金属-氢二元相图的研究［J］.金属学报,2005,41(1):55-59.

【12】

FISHER D J.Hydrogen diffusion in metalsl:a 30-year retrospective［M］.Switzerland:Scitee Publications Ltd,1999:1-173.

【13】

安阁英.铸件形成理论［M］.北京:机械工业出版社,1989:173-174.