热加工传输原理应用
材料热传导原理的应用领域
材料热传导原理的应用领域1. 汽车工业领域•制动系统：利用材料热传导原理，制动盘与制动片之间的热传导可以有效地提升制动性能。
•发动机冷却系统：材料热传导原理可以应用于发动机冷却系统中的散热器和水泵设计，提高发动机的冷却效果。
•车辆空调系统：利用材料热传导原理，空调系统可以更好地传递和释放热量，提高空调效果。
2. 热电加工领域•焊接：通过材料热传导原理，可以实现金属材料的焊接，包括电弧焊、气焊、激光焊等。
•切割：利用材料热传导原理，可以实现金属材料的切割，包括激光切割、等离子切割等。
•铸造：材料热传导原理可以应用于金属铸造中，实现金属熔化、浇铸、冷却等过程。
3. 热管理领域•电子设备散热：通过材料热传导原理，可以设计和制造高效的散热器，提高电子设备的散热效果。
•太阳能集热器：利用材料热传导原理，可以设计太阳能集热器，实现太阳能的收集和利用。
•化工设备冷却：材料热传导原理可以应用于化工设备冷却，提高化工设备的安全性和效率。
4. 工业生产领域•热处理：材料热传导原理可以应用于金属材料的热处理过程，提高金属材料的强度、耐磨性等性能。
•过程加热：利用材料热传导原理，可以实现工业生产中的物料加热，提高生产效率。
•温度控制：通过材料热传导原理，可以实现工业生产中的温度控制，保证产品质量和生产效率。
5. 建筑领域•保温材料：材料热传导原理可以应用于建筑保温材料的设计和制造，提高建筑物的隔热性能。
•地暖系统：利用材料热传导原理，可以设计和布置地暖系统，提供舒适的室内温度。
•节能建筑：通过材料热传导原理，可以设计和建造节能建筑，减少能源消耗。
以上是材料热传导原理在不同领域的应用，从汽车工业到建筑领域，都离不开材料热传导原理的应用。
随着科学技术的不断发展，材料热传导原理在更多领域的应用也将不断涌现出来，为各行业的发展带来更多机遇和挑战。
食品加工中的热传递与动力学
食品加工中的热传递与动力学食品加工是指通过加热、冷却、干燥、发酵等一系列工艺对食品进行处理和改良的过程。
在食品加工中，热传递与动力学是非常重要的两个关键要素。
热传递是指热量从高温区域传递到低温区域的过程，而动力学则关注各个过程中的动力学行为和速率。
本文将以食品加工中的热传递与动力学为主题，从热传递的基本理论、动力学的数学模型以及在食品加工中的应用等方面展开讨论。
热传递是食品加工不可或缺的过程之一。
在食品加工中，对于不同材料的加热方式不同，包括传导、对流和辐射。
传导是指热量通过材料内部的分子震动传导的过程，对于具有高导热性的材料，热量的传导速率较快。
对流是指通过流体的运动传递热量的过程，比如水煮沸鱼片时，开水的对流可以迅速将热量传递给鱼片。
辐射则是指热量通过电磁辐射传递的过程，例如在微波炉中加热食品，热量主要是通过辐射传递的。
热传递的速率受到多种因素的影响，包括温度差、材料的导热性质、传热面积和传热界面的接触情况等。
其中，温度差是热传递速率的主要驱动力，温差越大，热传递速率越快。
而材料的导热性质则是决定热传递速率的重要因素，具有高导热性的材料传热速率更快。
此外，传热面积也是影响热传递速率的关键因素，传热面积越大，热传递速率越快。
传热界面的接触情况也会对热传递速率产生影响，好的接触条件可以提高热传递效率。
动力学是描述物质变化过程中的速度和机制的科学。
在食品加工中，动力学模型可以用来描述和预测食品加工过程中的变化。
例如，发酵过程中的微生物生长速率可以通过数学模型来描述，从而为食品加工过程的控制和优化提供依据。
在食品加工中，热传递和动力学常常是相互关联的。
以烘干过程为例，热传递过程可以通过热传导、对流和辐射来实现。
同时，烘干过程中的水分迁移和干燥速率也可以用动力学模型来描述。
通过对热传递和动力学的研究和分析，可以更好地理解和控制食品加工过程中的热量转移和物质变化。
除了烘干过程，热传递和动力学在食品加工中还有许多其他的应用。
制造工艺中的热传导与热对流
制造工艺中的热传导与热对流在制造工艺中，热传导和热对流是两个重要的热传递方式。
热传导是指物质内部由高温区向低温区传递热量的过程，而热对流则是指通过流体运动使热量传递的过程。
这两种方式在不同的制造过程中起到了至关重要的作用。
一、热传导在制造工艺中的应用在制造工艺中，热传导是非常常见的热传递方式。
以下是一些常见的热传导应用：1. 金属加工中的热处理：在金属材料的热处理过程中，通过对材料的加热或冷却来改变其结构和性能。
热传导在这个过程中起到了至关重要的作用，确保材料能够均匀受热或受冷，从而获得所需的性能。
2. 焊接和热切割：在焊接和热切割过程中，热传导被用于将热量传递到工件的表面，从而使其达到熔化或熔断的温度。
通过控制热传导的速率和方式，可以实现不同类型的焊接接头或切割效果。
3. 陶瓷制造：在陶瓷制造中，热传导被用于控制瓷坯的温度分布，以确保其在烧结过程中能够均匀收缩和致密化。
通过调整热传导的方式和条件，可以获得不同的陶瓷制品。
4. 热固化胶粘剂：在一些工艺中，热固化胶粘剂被用于粘合材料。
通过加热胶粘剂，使其发生化学反应，从而产生强力粘合效果。
热传导在这个过程中起到了催化剂的作用，确保胶粘剂能够均匀受热并固化。
二、热对流在制造工艺中的应用热对流是指通过流体运动来传递热量的过程，由于流体的流动带走了热量，使得热传递更加快速。
以下是一些常见的热对流应用：1. 冷却系统：在许多制造过程中，需要对设备或材料进行冷却，以控制其温度。
热对流被广泛应用于冷却系统中，通过流动的冷却介质将热量带走，从而降低温度并保持稳定的生产环境。
2. 液体混合和搅拌：在一些工艺中，需要将不同温度的液体混合在一起。
通过流动的液体来实现热对流，可以快速将热量均匀地分布到整个混合体系中，从而达到快速均热的效果。
3. 热交换器：热交换器是一种设备，用于在流体之间传递热量。
通过流动的介质在热交换器中传递热量，实现不同流体之间的热能转移。
热对流的应用使得热交换器能够高效地实现热能的传递。
食品材料加工过程热传导模型的应用
食品材料加工过程热传导模型的应用食品加工是指将各种食材通过一定的加工过程，转化为可以食用的产品。
在食品加工过程中，热传导模型的应用非常重要。
热传导是指热量从高温区域传递到低温区域的过程，而热传导模型则可以用来预测和控制食品加工过程中的温度变化。
本文将探讨食品加工过程中热传导模型的应用和意义。
首先，热传导模型可以帮助我们了解食品材料在加工过程中的温度变化规律。
通过建立热传导模型，可以计算不同材料的热传导系数和传热速率等参数。
这些参数与食品的物理性质密切相关，可以用来衡量食品材料的热导率和传热能力。
了解食品材料的热传导性能，有助于选择合适的加工方式和加工设备，以提高加工效率和产品的品质。
其次，在食品加工过程中，热传导模型还可以用来预测食品材料的温度分布。
通过建立热传导方程，可以推导出在不同时间和位置的温度变化规律。
这对于控制食品加工过程中的温度是非常重要的。
在食品加工过程中，温度是影响食品性状、品质和风味的重要因素。
通过预测食品材料的温度分布，可以及时调整加热时间和加热强度，以达到预期的加工效果。
另外，热传导模型还可以在食品加工设备的设计和改进中发挥重要作用。
通过建立热传导模型，可以优化加热设备的结构和参数，提高设备的加热效率和传热能力。
例如，在微波加热设备的设计中，可以利用热传导模型来优化器件的位置和形状，以提高微波的传热效果。
这对于提高食品加工的速度和效果都有很大的意义。
此外，热传导模型还可以用来评估食品加工过程中的能量损失和热损失。
通过建立热传导方程，可以计算加热设备的能量利用率和传热效率。
这对于节约能源和减少环境污染具有重要意义。
通过优化加热设备的结构和参数，可以减少热损失，提高能量利用率，从而减少对环境的影响。
总之，食品加工过程中热传导模型的应用具有重要的意义。
通过建立热传导模型，可以了解食品材料的热传导性能，预测温度分布，优化设备设计，评估能量损失，提高加工效率和产品质量。
因此，研究和应用热传导模型在食品加工领域具有重要的理论和实践价值。
制熟工艺的导热原理与运用
制熟工艺的导热原理与运用导热原理是指热量在物体中传递的过程。
在制熟过程中，导热原理的运用是十分重要的。
本文将从导热原理的基本概念、导热方式以及在制熟工艺中的具体应用等方面进行探讨。
导热原理是热量从高温区传递到低温区的过程。
热量在物体内部的传递是以分子间的碰撞和能量传递为基础的。
导热的方式主要有三种：传导、对流和辐射。
首先是传导。
传导是指热量通过物体内部分子的碰撞传递。
传导的速度与物体的热导率、温度差和物体的几何形状有关。
在制熟过程中，传导是主要的导热方式之一。
例如，制作热水器时，热源通过热导率较高的金属管传导给水，使水温升高。
其次是对流。
对流是指热量通过流体的流动传递。
当流体受热后，密度减小，上升形成对流循环。
对流的速度与流体的流动性质、温度差和物体的形状有关。
在制熟工艺中，对流也是常见的导热方式之一。
例如，烹饪过程中，通过搅拌食材，使热量更快地传递到食材表面，加快了熟化的速度。
最后是辐射。
辐射是指热量通过电磁波的辐射传递。
辐射不需要介质来传递热量，可以在真空中传递。
辐射的速度与物体的表面温度、辐射率和距离有关。
在制熟工艺中，辐射也有一定的应用。
例如，使用微波炉加热食物时，微波会通过辐射将热量传递给食物，使其迅速加热。
在制熟工艺中，导热原理的应用非常广泛。
下面以几个具体的案例来说明。
首先是烧烤。
烧烤是一种通过传导和辐射导热方式来进行的制熟工艺。
在烤肉的过程中，通过直接接触烤炉的热源，使肉的表面温度升高，然后通过传导将热量传递到内部，使肉均匀加热。
同时，烤炉内的红外辐射也会对食材进行加热，使熟化更加均匀。
其次是煮沸。
煮沸是一种通过对流导热方式来进行的制熟工艺。
在煮沸的过程中，将水加热至沸点后，水中的热量通过对流传递给食材，使其熟化。
同时，搅拌食材可以加快对流的速度，使热量更快地传递到食材表面。
再次是蒸煮。
蒸煮是一种通过传导和对流导热方式来进行的制熟工艺。
在蒸煮的过程中，通过将水加热至沸点，产生蒸汽，蒸汽中的热量通过传导将食材加热。
传输原理在冶金的应用
传输原理在冶金的应用1. 传输原理简介传输原理是指通过某种媒介将信息或能量从一个地方传递到另一个地方的过程。
在冶金领域，传输原理发挥着重要的作用，帮助实现冶金过程中的物质和能量的传递和转化。
2. 传输原理在冶金中的应用2.1 热传输原理热传输原理是指热量通过传导、对流和辐射等方式从一个物体传递到另一个物体的过程。
在冶金过程中，热传输原理被广泛应用于熔炼、加热和冷却等环节。
•熔炼过程中，热传输原理起着至关重要的作用。
通过加热金属原料，使其达到熔点，实现金属的液态化。
然后通过热传输，在熔融金属和周围环境之间传递热量，控制熔体的温度，以满足冶金反应的要求。
•在加热过程中，热传输原理用于将热量从加热源传递到待加热的物体。
例如，在钢铁冶炼中，燃烧高炉煤气时，热传输原理将煤气中的热量传递给高炉内的铁液，使其达到所需的温度。
•冷却过程中，热传输原理用于将热量从冷却介质中带走，使物体的温度降低。
例如，在铸造过程中，通过在铸件表面喷水冷却，利用热传输原理，将热量从铸件中带走，促使铸件快速冷却。
2.2 质量传输原理质量传输原理是指物质从一处向另一处传递的过程。
在冶金领域，质量传输原理被应用于物质的混合、分离和净化等工艺。
•混合过程中，质量传输原理用于将不同成分的物质混合，实现均匀分布。
例如，在金属合金的制备过程中，通过将合金元素加入到基础金属中，利用质量传输原理将合金元素与基础金属充分混合，获得所需的合金成分。
•分离过程中，质量传输原理用于将混合物中的不同成分分离。
例如，在冶金废气处理过程中，通过利用质量传输原理，将废气中的有害物质与废气中的主要成分分离，实现净化处理。
•在冶炼过程中，质量传输原理用于将金属从矿石中提取出来。
通过在高温下加入还原剂，利用质量传输原理，将金属从矿石中还原出来，并通过蒸馏、浸出等工艺，将金属从矿石中分离出来。
2.3 动力学传输原理动力学传输原理是指物质和能量在化学反应中的传输过程。
在冶金反应工艺中，动力学传输原理被广泛应用于反应速率的控制和改善。
热加工过程传输原理论文
热加工传输原理大作业题目:焊接传热传质的研究:班级:学号:日期:工业大学材料科学与工程学院动量、热量和质量的传输现象广泛地存在于金属热态成形时所使用的各种工程装备和仪器之中，尤其是焊接机械上显而易见。
焊接的处理过程中总是伴随着“三传现象”,所以焊接热过程是一个非常复杂的过程，它具有局部性、瞬时性、非稳态性等特点。
作为焊接传热传质过程研究的对象，主要有三个区域：焊接电弧；焊接电弧与熔池界面；焊接熔池与周围固体材料。
同时，本文又针对摩擦焊接焊接接头金属流动过程以及焊接熔池金属传热传质有具体研究。
一、三个区域的传热传质1.焊接电弧中的传热与传质电弧等离子体是一个电、光、热、磁、声、力等共同作用、相互制约的统一平衡体。
其间存在着电能与其它各种能量形式之间的转换。
这种转换依赖于质量的传输，如中性粒子的电离与复合。
这些不同形式的能量都可通过系统的能与温度联系起来。
可见，电弧是一种包含带电粒子的流体，因而它不但满足描述流体运动的控制方程，而且还满足描述电磁规律的方程组（即Maxwell 方程组）。
所以对电弧传输过程的数值分析，就是在一定的边值条件下对上述方程组的解析。
在直流正极性非熔化焊接条件下，阴极与阳极表面（焊接熔池）间的电势差造成电流通过部分电离的气体，并在其间将电能转换为热能。
通过导电介质的电流会产生磁场，磁场与电场相互作用形成电磁力场。
这种复杂而相互耦合现象的最终效应是形成高温、高速等离子流。
对于焊接工作者来说，研究电弧等离子体的目的主要是探明影响电弧稳定燃烧的因素，为焊条与电极材料的选择和制造及焊接电源及其控制系统的设计提供依据；确定近工件界面处的电弧温度分布、压力分布和电流密度分布，为焊接熔池的传热传质计算模型的建立提供真实可靠的数据。
2.焊接熔池界面处的能量、动量和质量传输在焊接电弧和焊接熔池的数值模拟中，电弧与熔池的边界是作为一个确定的热边界和电流边界来处理的。
在某种意义上说，该边界能量、动量和质量的传输决定着电弧模型和熔池模型数值计算的成败。
机械热加工的工作原理
机械热加工的工作原理机械热加工是一种常见的金属加工方法，通过对金属材料进行高温加热和塑性变形，使其形成所需形状和尺寸的工件。
本文将介绍机械热加工的工作原理，包括加热和塑性变形两个方面。
一、加热原理机械热加工的第一步是对金属材料进行加热。
加热的目的是提高材料的温度，使其达到塑性变形所需的温度范围，并改变其内部组织结构。
加热有以下几种常见的方式：1. 火焰加热：通过燃烧燃气和空气产生的火焰将热能传递给金属材料，提高其温度。
2. 电阻加热：利用电阻加热设备通过电流产生的热量，将热能传递给金属材料。
3. 感应加热：通过磁场感应生成涡流，使金属材料发热，并提高其温度。
4. 焊接加热：在焊接过程中，焊接电弧或激光束的热能将金属材料加热至熔化或塑性变形温度。
二、塑性变形原理一旦金属材料被加热到塑性变形温度，就可以进行塑性变形。
在机械热加工过程中，常用的变形方式包括：1. 锻造：将金属材料置于锻模中，通过冲击或挤压等方式施加力量，使其在高温下变形成所需形状。
2. 轧制：将金属材料通过一对或多对辊筒进行挤压，改变其截面形状和尺寸。
3. 拔丝：将金属材料通过模具的孔径拉伸，使其形成细长的丝状工件。
4. 挤压：将金属材料放置在某种形状的模具中，通过施加压力使其在模具孔口中变形。
在塑性变形过程中，金属材料受到外力作用，原子之间的结合力被破坏，从而使原子重新排列，形成新的晶体结构。
这种晶体结构的变化使材料的性能得到改善，如提高强度、硬度和耐磨性等。
总结：机械热加工的工作原理包括加热和塑性变形两个方面。
加热过程通过火焰加热、电阻加热、感应加热和焊接加热等方式提高金属材料的温度。
塑性变形过程通过锻造、轧制、拔丝和挤压等方式改变金属材料的形状和尺寸。
在塑性变形过程中，金属的晶体结构发生变化，从而改善了材料的性能。
机械热加工是一种广泛应用于金属加工中的重要方法，它可以制造出各种复杂形状和高精度的金属工件。
食品加工过程中的热传导与热处理研究
食品加工过程中的热传导与热处理研究食品加工是指将原料加工成烹饪、食用或保存的可食用物品的过程。
热传导是食品加工中至关重要的一环，它涉及到热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
热处理是通过加热、冷却或保持特定温度对食品进行处理的过程。
热传导和热处理的研究对于改进食品的质量、保持其营养价值和延长其保质期非常重要。
热传导广泛应用于食品加工中的各个环节，例如烹饪、烘焙、炸煮等过程。
在烹饪过程中，热传导辅助使食物熟透并改变其口感。
例如，当我们在炒菜时，锅底受热后，热量通过传导的方式传递到食材上。
这使得食材迅速被热熟，同时保持了一定的营养价值。
对于烘焙和炸煮来说，热传导设备的设计和控制非常关键。
不同的食材和加工方法会导致不同的热传导过程和结果，因此在研究和开发新的食品加工技术时，热传导是一个重要的考虑因素。
热处理是食品加工中的另一个关键环节。
通过控制食品的温度和时间，热处理可以改善食品的品质和保存期限。
例如，高温热处理（如灭菌、煮沸、高温杀菌）可以消灭食品中的细菌和病毒，从而保证食品的安全性。
此外，低温热处理（如冷冻、冻结干燥）可以延长食品的保质期。
冷冻可以有效地减缓食品中微生物的生长速度，而冻结干燥则通过去除食品中的水分来延长保质期。
热处理还可以通过调控食品的温度和时间，使其获得特定的质地和口感，例如巧克力的热处理可以使其变得更加柔软和融化在口中。
热传导和热处理的研究在食品科学领域具有广泛的应用和意义。
一方面，研究热传导和热处理可以为食品加工技术的改进和创新提供基础。
通过对热传导过程的深入了解，我们可以优化食品加工设备的设计和控制，提高食品的加工效率和质量。
另一方面，研究热处理可以帮助我们改进食品的保存技术，减少食品的损失和浪费。
精确地控制和调整食品的热处理参数，可以最大限度地延长食品的保质期，使食品得以储存和运输到更远的地方。
然而，热传导和热处理研究也面临一些挑战和难题。
首先，不同食材和加工方法之间的热传导特性存在差异性，需要深入研究和分析。
热传递原理的应用
热传递原理的应用1. 简介热传递是能量从一个物体传递到另一个物体的过程。
它是热力学和工程学中一个重要的研究领域，具有广泛的应用。
本文将介绍热传递原理的基本概念以及其在实际应用中的一些典型例子。
2. 热传递的基本原理热传递是通过三种机制实现的：传导、对流和辐射。
2.1 传导传导是通过固体中的分子与分子之间的直接碰撞而传递热量的过程。
传导的速率取决于物体的热传导性能以及温度差异。
2.2 对流对流是通过流体（气体或液体）的循环运动来传递热量的过程。
对流的速率取决于流体的运动速度、流体的物理特性以及温度差异。
2.3 辐射辐射是通过电磁波辐射传递热量的过程。
辐射的速率取决于发射体和吸收体的温度差异、表面特性以及辐射波长。
3. 热传递原理的应用3.1 传热设备传热设备是利用热传递原理设计和制造的设备，用于将热量从一个物体传递到另一个物体。
常见的传热设备包括换热器、蒸发器、冷凝器等。
这些设备在工业生产、暖通空调、冷冻设备等领域中广泛应用。
3.2 热工程热工程是利用热传递原理来设计和优化各种热能设备的工程学科。
热机、燃烧设备、蒸汽锅炉等都是热工程的重要应用领域。
3.3 能源转换能源转换过程中，热传递是一个关键环节。
例如，燃烧过程中产生的热量可以通过发电机转化为电能，太阳能通过热传递将太阳辐射能转化为热能等。
3.4 热流体系统热流体系统是通过热传递来调控流体的温度和能量的系统。
例如，热力发电厂中的锅炉、冷凝器和汽轮机之间的热传递系统，以及汽车发动机的冷却系统等。
3.5 热处理工艺热处理是通过控制物体的温度和时间，改变材料的结构和性能的过程。
热传递在热处理工艺中起到关键作用，例如淬火、退火、焊接等。
4. 结论热传递原理是热力学和工程学中的基础概念，它在现代工程技术和科学研究中有着广泛的应用。
通过深入理解热传递的基本原理，我们可以更好地设计和优化各种热能设备，提高能源利用效率，推动工程技术的发展。
热加工传输原理应用
热加工传输原理大作业题目：焊接接头中金属的流动及数值模拟在焊接中的应用：班级：学号：日期：工业大学材料科学与工程学院焊接接头中金属的流动及数值模拟在焊接中的应用：班级：学号：金属的处理过程中总是伴随着“三传现象”，即“动量传输，热量传输和质量传输”。
焊接过程中，在焊接接头处热量的散发，异种原子在焊接接头的扩散，及外部能量的输入均对结晶后的焊接接头组织产生重大影响，由于组织决定性能，因此将对接头的性能产生很大影响。
本篇文章以摩擦焊为例，研究接头塑性金属的流动行为，以及热传输原理中数值分析在焊接中的应用。
1、摩擦焊接头的金属流动性。
1.1 摩擦焊接摩擦焊接作为一种优质、精密、高效、节能和环保的固相连接技术，在航空航天及一般工业领域都有着巨大的应用潜力，在轻量化、高可靠性及低成本的装备制造中具有独特的优势。
在国外工业强国，惯性摩擦焊(IFW)已成功用于航空发动机粉末盘与轴的连接，线性摩擦焊(LFW)已被应用到高推重比航空发动机整体叶盘的关键制造，搅拌摩擦焊(FSW)已用于飞机机舱等大型铝合金构件的制造。
国也将摩擦焊应用到了部分构件制造上。
国对摩擦焊的研究主要集中在对摩擦焊工艺及应用的研究。
摩擦焊是一个涉及温度、力学、冶金及其相互作用的高度复杂过程，此过程中以摩擦界面处材料的塑性变形为主，界面处塑性金属流动的产生以及流动行为将会影响到热源的产生以及界面的扩散与动态回复再结晶，进而影响到焊接接头的质量。
塑性金属层是否连续、完整和牢固地覆盖于摩擦界面，对能否形成无缺陷、优质的焊接接头具有重要影响。
因此，研究摩擦焊接过程中塑性金属流动行为非常重要。
1.2 旋转摩擦焊接头的金属塑性流动。
国外早期有关摩擦焊的研究主要集中在旋转摩擦焊接头形成过程中塑性流动与温度场的数值研究。
1973年，Duffin与Bahrani对低碳钢管的连续驱动摩擦焊接过程进行了实验研究与分析，将工艺规参数与试样的变形情况进行了相关分析。
1985年，Francis与Craine 针对薄壁管件的连续驱动摩擦焊过程的摩擦阶段(不包括顶锻阶段)进行了分析，将变形层当做大粘性系数的牛顿流体，研究了变形层厚度、轴向缩短量与温度的关系。
热加工传输原理大作业
热加工过程传输原理大作业题目：消失模铸造浇注系统班级：学号：日期：哈尔滨工业大学材料科学与工程学院消失模铸造浇注系统摘要：消失模铸造工艺包括浇冒口系统设计、浇注温度控制、浇注操作控制、负压控制等。
浇注系统在消失模铸造工艺中具有十分重要的地位，是铸件生产成败的一个关键。
本文将从各方面探讨消失模铸造浇注系统的设计及缺陷。
关键词：消失模铸造浇注设计缺陷消失模铸造浇注系统的设计这个棘手的问题一直困扰着人们,目前解决这一问题的思路基本沿用原来的空腔铸造原则,原因是消失模铸造与空腔铸造有着共性,结构(浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道)基本相同,功能也基本相同(把液态金属输送进型腔)，但也存在着很大的区别——前者是白模汽化消失退让阻力为充型过程的主导阻力, 而后者是型壁在充填时所产生的摩擦阻力及流体变形转弯扩张引起的附加阻力,由于铸件的结构不同,合金的种类不同,有时2 种主导充型阻力相近似,这时传统的工艺就好用,否则就不行。
1.消失模铸造浇注系统设计的基本原则能否获得健全的铸件，在许多情况下与浇注系统结构和形式有很大的关系。
如果设计不合理，就可能使铸件产生气孔、缩孔和冷隔等缺陷。
消失模铸造还会出现特有的皱皮、冷隔状夹杂和铸钢件的渗碳等瑕疵。
因此对消失模浇注系统的设计应遵循如下基本原则：⑴保证金属液能充满型腔。
消失模铸造液态金属充型过程中，由于金属液前沿的热作用，泡沫塑料模将逐渐消失后退而让出的空间被金属液所占据使得两者之间存在一定的间隙，如图 1 所示，间隙内的液态或气态产物形成内压支撑涂料层，并与干砂对涂层的压力构成力的平衡；⑵浇注系统的安排要考虑到模样束在砂箱中的位置，便于填砂紧实；⑶浇注系统的设计要保证模样束的整体强度；⑷内浇道个数及位置对金属液充型方向的影响；⑸浇注系统多采用简单的形式以保证液态金属充型过程中不因砂型温度升高而使模样变形；⑹金属液压头应超过金属前沿的界面气体压力，以防呛火（反喷）。
这里所指的金属液压头是直浇道顶面至型腔内金属液前沿水平高度之间的高度差。
热加工传输原理
热加工传输原理大作业学院：材料学院学号：1092910307姓名：费义鹍搅拌摩擦焊接过程塑性流动形态与实例摘要：使用FLUENT流体工程仿真软件对搅拌摩擦焊缝金属的塑性流动进行数值模拟, 初步得出搅拌摩擦焊焊缝塑性流体流动规律, 并进行试验分析与验证。
试验结果表明: 随着距轴肩和搅拌针距离的增大, 速度场开始减弱, 焊缝金属由顶面向底面、由搅拌区向旋转区的流动也随之减弱; 水平方向计算结果与试验结果基本吻合。
搅拌工具旋转速度是影响接头成型形貌的关键原因之一, 速度过低有可能会导致隧道型孔洞缺陷。
采用铝箔作为标示材料, 研究了旋转速度、焊接速度、下压量等参数铝合金搅拌摩擦焊焊缝金属流动形态的影响。
结果表明: 焊缝金属的流动形态由4 个特征区域组成, 即水平流动区、紊流区、洋葱环区和刚塑性迁移区。
关键词：搅拌摩擦焊; 流动形态; 模拟; 焊接参数; 隧道型孔洞，金属流动。
第一部分：搅拌摩擦焊接过程塑性流动形态搅拌摩擦焊接过程中的流场形态对于理解搅拌摩擦焊焊缝成形机理, 分析孔洞和焊缝成形不良等焊接缺陷的产生, 具有重要的理论意义; 对于优化焊接工艺, 控制焊缝接头的组织和性能, 提高焊接质量具有重要的实用价值。
关于塑性材料流动行为的研究方法主要包括钢球跟踪技术、微观组织图像和标签法等。
Reynolds初步分析了材料流场变化趋势以及影响因素。
王希靖、韩晓辉采用建模软件GAMBIT建立了流场的三维实体模型, 并采用非均匀四面体网格划分技术,建立了求解的三维有限元模型。
笔者就搅拌摩擦焊焊缝材料塑性流动规律使用FLUENT流体工程仿真软件对搅拌摩擦焊缝金属的塑性流动进行了数值计算与模拟; 初步得出了搅拌摩擦焊缝塑性流体流动规律及模型, 并进行了试验验证与分析。
在实验中进一步对速度场与隧道型孔洞产生的机理之间的关系进行了初步的分析。
一焊缝塑性流体流动规律的数值模拟及求解搅拌摩擦焊焊缝的塑性流场是一个不可压缩的粘性流场, 结合搅拌摩擦焊的流场特征, 采用建模软件GAMBIT建立了流场的三维实体模型, 并采用非均匀四面体网格划分技术, 建立了求解的三维有限元模型。
热加工传输原理大作业模板
热加工传输原理大作业
题目：
姓名：
班级：
学号：
日期：
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
热加工传输原理大作业报告题目（黑体小二）
姓名：班级：学号：
正文：请结合自己专业,写一篇关于热加工传输原理的三传现象或原理(动量传输、热量传输和质量传输)在本专业中相关应用的报告。
例如：金属铸造过程中的浇注(动量传输）、凝固(热量传输)等；锻压工艺中，用于减小锻件金属塑性变形抗力的预热等；焊接过程中焊缝与母材之间的溶质扩散(质量传输)、热量传输等；热处理专业中的渗碳(质量传输)、退火（热量传输）等。
要求：报告形式不限，读书报告，文献综述，实验报告，理论分析等内容均可。
字数5000左右（公式图表在内），正文宋体4号字，固定值22磅行距，A4纸打印，左侧装订，课程结束时（第十六周）上交，占期末成绩的10%。
1。
传输原理第十二章--材料加工中的热量传输
5
下面具体分析求Ti和界面附近温度的过程。在界面附近可以 假定只有一维导热,即服从:
铸件内任一单元i,设其初始温度高于凝固点Ts。计算时要满 足条件为:
即将潜热的释放折合成等效温度区间ΔT*内显热的释放,并保
持计算温度为常数Ts ，只有当所有的补偿温度之和大于或等 于等效温度区间ΔT*时才意味着凝固结束，温度才可能继续
下降。
9
第一节 凝固传热
但对于多项式第m步计算,温度不能再补偿到Ts ，而应是:
第十二章 材料加工中的热量传输
第一节 凝固传热
在材料的液态成型中,铸件凝固过程是最重要的过程之一， 大部分铸件缺陷产生于这一过程。凝固过程的计算对优化铸 造工艺，预测和控制铸件质量，防止多种铸造缺陷以及提高 生产效率都非常重要。
但是，铸件凝固传热的分析解法比一般物体的导热计算 复杂得多，如不规则的铸件几何形态，合金液固界面或凝固 区域内结晶潜热的处理，铸件－铸型界面热阻的存在，铸件 与外界环境的热交换，热物理参数的选取等均给工程计算带 来困难，所以在实践中不得不采用数值计算法。
αR为辐射传热系数当固体表面与流动环境间同时存在对流换 热与辐射换热时,传热系数k为二者之和，即:k=αR+αc 测定传热系数最简便的方法是测定表面温度变化。将热电偶 点焊在表面测点上，记录不同时刻的温度变化，T＝f(t)本身 就是一种表示边界条件的方式，知道表面温度随时间的变化 ΔTt/Δt，就可以算出沿截面的温度分布，推算出表面的温度 梯度ΔTt/Δx ，即可求出表面的热流密度，即：
热加工传输原理应用资料
热加工传输原理大作业题目：焊接接头中金属的流动及数值模拟在焊接中的应用姓名：班级：学号：日期：哈尔滨工业大学材料科学与工程学院焊接接头中金属的流动及数值模拟在焊接中的应用姓名：班级：学号：金属的处理过程中总是伴随着“三传现象”，即“动量传输，热量传输和质量传输”。
焊接过程中，在焊接接头处热量的散发，异种原子在焊接接头的扩散，及外部能量的输入均对结晶后的焊接接头组织产生重大影响，由于组织决定性能，因此将对接头的性能产生很大影响。
本篇文章以摩擦焊为例，研究接头塑性金属的流动行为，以及热传输原理中数值分析在焊接中的应用。
1、摩擦焊接头的金属流动性。
1.1 摩擦焊接摩擦焊接作为一种优质、精密、高效、节能和环保的固相连接技术，在航空航天及一般工业领域都有着巨大的应用潜力，在轻量化、高可靠性及低成本的装备制造中具有独特的优势。
在国外工业强国，惯性摩擦焊(IFW)已成功用于航空发动机粉末盘与轴的连接，线性摩擦焊(LFW)已被应用到高推重比航空发动机整体叶盘的关键制造，搅拌摩擦焊(FSW)已用于飞机机舱等大型铝合金构件的制造。
国内也将摩擦焊应用到了部分构件制造上。
国内对摩擦焊的研究主要集中在对摩擦焊工艺及应用的研究。
摩擦焊是一个涉及温度、力学、冶金及其相互作用的高度复杂过程，此过程中以摩擦界面处材料的塑性变形为主，界面处塑性金属流动的产生以及流动行为将会影响到热源的产生以及界面的扩散与动态回复再结晶，进而影响到焊接接头的质量。
塑性金属层是否连续、完整和牢固地覆盖于摩擦界面，对能否形成无缺陷、优质的焊接接头具有重要影响。
因此，研究摩擦焊接过程中塑性金属流动行为非常重要。
1.2 旋转摩擦焊接头的金属塑性流动。
国外早期有关摩擦焊的研究主要集中在旋转摩擦焊接头形成过程中塑性流动与温度场的数值研究。
1973年，Duffin与Bahrani对低碳钢管的连续驱动摩擦焊接过程进行了实验研究与分析，将工艺规范参数与试样的变形情况进行了相关分析。
热加工过程传输原理论文.doc
热加工过程传输原理论文哈尔滨工业大学材料科学与工程学院动量、热量和质量传递现象广泛存在于金属热成形所用的各种工程设备和仪器中，尤其是焊接机械。
焊接过程总是伴随着“三转移现象”，因此焊接热过程是一个非常复杂的过程，具有局部性、实时性、不稳定性等特点。
作为焊接传热传质过程的研究对象，主要有三个方面:焊接电弧。
焊接电弧和熔池之间的界面；焊接熔池和周围固体材料。
同时，本文还对摩擦焊接头的金属流动过程和熔池金属的传热传质进行了具体研究。
1.三个区域的热量和质量传递1。
焊接电弧等离子体的传热传质是一个电、光、热、磁、声、力相互作用、相互制约的统一平衡体。
电能和其他形式的能量之间有一种转换。
这种转化依赖于质量传递，如中性粒子的电离和复合。
这些不同形式的能量可以通过系统内部能量与温度联系起来。
可以看出，电弧是一种含有带电粒子的流体，因此它不仅满足描述流体运动的控制方程，而且满足描述电磁定律的方程(即麦克斯韦方程)。
因此，电弧传输过程的数值分析就是在一定边界条件下对上述方程的分析。
在DC正非熔化焊接条件下，阴极和阳极表面(焊接熔池)之间的电势差导致电流通过部分电离的气体，并将电能转换成其间的热能。
流经导电介质的电流将产生磁场，该磁场与电场相互作用形成电磁力场。
这种复杂耦合现象的最终影响是形成高温高速等离子体流。
对焊接工作者来说，研究电弧等离子体的主要目的是找出影响电弧稳定燃烧的因素，为焊条和电极材料的选择和制造以及焊接电源及其控制系统的设计提供依据。
确定了工件界面附近的电弧温度分布、压力分布和电流密度分布，为建立熔池传热传质计算模型提供了真实可靠的数据。
2.在焊接电弧和焊接熔池的数值模拟中，焊接熔池界面的能量、动量和质量传递被视为一个确定的热边界和电流边界。
从某种意义上说，能量、动量和质量在边界的传递决定了电弧模型和熔池模型数值计算的成败。
传输过程主要包括:(1)电弧以辐射、对流和传导的形式将热能传递给焊接件；(2)焊接电流通过该区域进入待焊接工件，形成电流回路，不仅影响电弧的形状，还影响工件中的电流密度分布，从而改变熔池中的电磁力；(3)电弧力确实作用在焊接熔池上，导致熔池变形。
热传输的微观机理与应用
热传输的微观机理与应用热传输是指由于温度差而产生的热能传输。
它是自然界中常见的现象，也是工程领域中经常需要考虑的问题。
在热传输的过程中，存在着微观机理，这是研究热传输的关键之一。
本文将介绍热传输的微观机理与应用。
一、热传输的微观机理热传输的微观机理主要涉及分子碰撞、能量传递等基本物理原理。
当物体的一部分温度高于其它部分时，其所内部的分子会发生热运动。
这样，高温区的分子与低温区的分子之间就会发生碰撞。
在碰撞的过程中，高温区的分子会把一部分能量传递给低温区的分子，使其具有更高的能量。
这样，温差就会逐渐减小，最终达到热平衡状态。
在实际热传输过程中，存在着三种传热方式：传导、对流和辐射传热。
其中，传导是指热量通过物质内部的分子传递，对流是指热量通过流体的流动进行传递，辐射则是指热辐射方式进行传递。
不同的传热方式，具有不同的微观机理，需要采用不同的分析方法进行研究。
二、热传输的应用热传输在实际应用中有很多重要的应用，如工业生产、能源利用和建筑设计等。
下面我们来分别介绍一下。
1. 工业生产在工业生产中，热传输通常用来实现加热、冷却和干燥等过程。
例如，高温炉内的金属材料需要进行冷却时，可以采用对流传热方式，并通过冷却系统进行控制。
类似的，在印刷、造纸、食品等生产过程中，经常需要采用热传输技术进行加热或干燥等操作。
2. 能源利用能源利用是热传输的另一个重要领域，例如火力发电、核能发电等。
在火力发电中，燃烧热能转化为汽轮机转动的动能，从而产生电能。
而核能发电则利用核反应产生的热能，通过蒸汽机转动发电机来发电。
在这些过程中，热传输扮演了重要的角色，需要考虑其微观机理，并进行控制。
3. 建筑设计在建筑设计中，热传输起到了非常重要的作用。
例如，在房屋建筑中，温度的调节需要考虑到热传输的方式，通过加热或制冷系统来控制室内温度。
此外，在建筑物的外墙和屋顶等部分，需要考虑热传输的特性，以便实现保温和隔音的效果。
三、总结热传输是一种自然现象，也是实际应用中需要考虑的问题。
热力学中的热传递和能量转化的应用
军事领域：红外 制导、红外探测 等利用辐射换热 原理进行目标识 别和跟踪。
医学领域：红外 理疗、红外诊断 等利用辐射换热 原理进行疾病治 疗和诊断。
热管技术的应用
热管技术原理：利用热传导原理，实现快速、高效的热量传递。 应用领域：电子设备散热、空间航天器热控制、汽车发动机散热等。 优势特点：高效、紧凑、可靠，能够解决复杂热场问题。 热管技术的发展：随着科技的不断进步，热管技术的应用领域越来越广泛。
热力学在制冷和空调技术中的应用：热力学的基本原理在制冷和空调技术的实现中 起着至关重要的作用，如热力平衡、热传导、热力学第二定律等。
工业应用：制冷和空调技术在工业生产中也有广泛应用，如化工、制药、食品加工 等领域，提高生产效率和产品质量。
热力发电站的工作原理
热力发电站利用化石燃料的燃烧产生热能，通过热能转化为机械能，驱动发电机发电。
城市热岛效应的形成机制
城市下垫面特性：城市建筑物和道路等下垫面与自然环境相比，吸收和发射的热量更多， 导致气温升高。
城市大气污染：城市中大量机动车和工业排放的废气，使大气中的温室气体和气溶胶颗 粒物增加，阻碍了热量传递和辐射。
城市绿地减少：城市扩张导致绿地面积减少，树木和草地等植被对地面的遮挡作用减弱， 地面热量更容易向大气中传递。
热力学在环境中的应用：热力学研究热能与其他形式的能量转换关系，对于解决环境问题，如温 室效应、能源利用等具有重要意义。
自然界的热传递现象
太阳辐射：太阳向地球传递热能，维持地球生命系统的平衡。 热对流：大气、水和土壤中的热量传递，形成四季变化和气候带。 热传导：地热能的应用，如地热发电和温泉。 热辐射：物体通过电磁波传递热能，如红外线加热和太空散热。
热能与其他形式能量之间的转化
传输原理在材料加工的应用
传输原理在材料加工的应用引言材料加工是一项重要的工程技术，在不同领域的制造中都扮演着重要的角色。
传输原理是一种重要的科学原理，其在材料加工中的应用也不容忽视。
本文将探讨传输原理在材料加工中的应用，并列举一些相关的实例。
传输原理的定义和原理传输原理是指物质在空间中的运动和传播的规律。
通过物质的扩散、对流、传导等方式，传输原理可以实现物质从一个地方到另一个地方的迁移。
在材料加工中，传输原理可以用来控制材料的分布和运动，实现精确的加工操作。
传输原理在材料加工中的应用1. 原料的输送在材料加工过程中，原料的输送是一个非常关键的环节。
传输原理可以用来控制原料在不同工序之间的流动，确保原料准确地进入加工设备，保证生产过程的连续性。
例如，在炼钢过程中，通过对流和传导的传输原理，可以将铁矿石、焦炭等原料输送到高炉中，实现高炉的连续运行。
2. 热传导控制热传导是传输原理中的一个重要方面，它在材料加工中的应用尤为广泛。
通过控制材料的热传导，可以实现温度的均匀分布，避免热应力的产生。
在焊接、烧结等工艺中，通过合理地调控热传导，可以获得更好的加工效果。
3. 流体的控制流体的控制是材料加工中一个重要的环节。
传输原理可以用来控制流体的流动速度、流向和压力分布，从而实现精确的加工操作。
在注塑成型、涂覆等工艺中，通过控制流体的传输原理，可以获得理想的制品质量。
4. 溶质的扩散溶质的扩散是一种重要的传输过程，在材料加工中也有着广泛的应用。
通过控制溶质的扩散速率，可以实现材料组分的均匀分布。
在合金的制备中，溶质的扩散可以使不同元素均匀分布，形成均质的合金材料。
5. 材料的析出和析出控制材料的析出是指在加工过程中，溶液中的溶质从溶解态转变为固态析出态的过程。
传输原理可以用来控制材料的析出过程，从而实现理想的材料结构。
在半导体材料制备中，通过控制材料的析出，可以实现半导体材料的特定结构和性能。
结论传输原理在材料加工中有着广泛的应用，它可以用来控制材料的运动、传导、扩散等过程，实现精确的加工操作。
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热加工传输原理应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ热加工传输原理大作业题目: 焊接接头中金属的流动及数值模拟在焊接中的应用姓名:班级：学号:日期：哈尔滨工业大学材料科学与工程学院焊接接头中金属的流动及数值模拟在焊接中的应用姓名: 班级: 学号:金属的处理过程中总是伴随着“三传现象”，即“动量传输，热量传输和质量传输”。
焊接过程中,在焊接接头处热量的散发,异种原子在焊接接头的扩散,及外部能量的输入均对结晶后的焊接接头组织产生重大影响,由于组织决定性能，因此将对接头的性能产生很大影响。
本篇文章以摩擦焊为例,研究接头塑性金属的流动行为，以及热传输原理中数值分析在焊接中的应用。
1、摩擦焊接头的金属流动性。
１.1 摩擦焊接摩擦焊接作为一种优质、精密、高效、节能和环保的固相连接技术,在航空航天及一般工业领域都有着巨大的应用潜力，在轻量化、高可靠性及低成本的装备制造中具有独特的优势。
在国外工业强国，惯性摩擦焊(ＩFW）已成功用于航空发动机粉末盘与轴的连接,线性摩擦焊(LFＷ)已被应用到高推重比航空发动机整体叶盘的关键制造，搅拌摩擦焊(FＳW）已用于飞机机舱等大型铝合金构件的制造。
国内也将摩擦焊应用到了部分构件制造上。
国内对摩擦焊的研究主要集中在对摩擦焊工艺及应用的研究。
摩擦焊是一个涉及温度、力学、冶金及其相互作用的高度复杂过程，此过程中以摩擦界面处材料的塑性变形为主，界面处塑性金属流动的产生以及流动行为将会影响到热源的产生以及界面的扩散与动态回复再结晶，进而影响到焊接接头的质量。
塑性金属层是否连续、完整和牢固地覆盖于摩擦界面，对能否形成无缺陷、优质的焊接接头具有重要影响。
因此，研究摩擦焊接过程中塑性金属流动行为非常重要。
1.2 旋转摩擦焊接头的金属塑性流动。
国外早期有关摩擦焊的研究主要集中在旋转摩擦焊接头形成过程中塑性流动与温度场的数值研究。
1973年，Dｕffｉｎ与Baｈraｎi 对低碳钢管的连续驱动摩擦焊接过程进行了实验研究与分析,将工艺规范参数与试样的变形情况进行了相关分析。
1９85年,Francis与C ｒａiｎe针对薄壁管件的连续驱动摩擦焊过程的摩擦阶段(不包括顶锻阶段)进行了分析,将变形层当做大粘性系数的牛顿流体,研究了变形层厚度、轴向缩短量与温度的关系。
1９94年，Midlｉｎg与Ｇron ｇ采用实验与解析方法研究了Al-Mg－Ｓi合金与Al-SiＣ复合材料的摩擦焊接过程中的温度变化与塑性流动行为,预测了接头的应变场与温度场。
1997年,Ｂendｚsaｋ等人通过解析的方法，对惯性摩擦焊接头的塑性金属流动行为进行了初步的阐述。
以上文献摩擦热的处理都是以当量热流密度的形式从摩擦界面输入，模型简化过多,尽管部分计算结果与实验结果吻合，摩擦焊条件下的塑性流动行为仍然没有被很好地阐明。
国内在1９８４年采用了急停技术对４５钢连续驱动摩擦焊接过程中变形层和高温区的扩展过程进行了研究。
实验开展了摩擦压力和摩擦时间对变形层和高温区扩展过程规律的研究,并揭示了在摩擦加热开始时,变形层首先在距离圆心1/２～2/3半径处的摩擦表面上形成。
变形层的厚度随摩擦压力的增大而增大。
史弼采用解析法对摩擦焊接过程中的高温塑性变形区进行研究,定性地分析了焊接参数对塑性区宽度的影响。
１.３搅拌摩擦焊接过程的塑性流动。
在搅拌摩擦焊接过程中,工具形状、焊接参数和待焊材料直接影响焊缝金属的塑性流动,从而决定了焊核区、热机械影响区、热影响区的大小和性能。
2、焊接过程的数值模拟。
2．1 焊接影响因素焊缝组织的形成过程复杂,受诸多因素影响,如焊缝金属及母材成分、焊接热循环过程、焊缝中夹杂物尺寸和分布、奥氏体晶粒成分和尺寸等等。
通过相变热力学计算,可确定铁素体、珠光体、贝氏体等形核孕育时间以及转变开始温度;通过相变动力学计算,可确定新生相晶粒生长速度并计算最终的质量百分比。
由于焊接是一个不平衡的连续冷却过程,进行热力学、动力学计算比较困难，而且组织转变过程中的部分参量尚未有明确的物理模型和数学表达式，因此,模拟接头微观组织仍然十分困难。
但随着计算机技术的发展，计算机模拟在焊接领域中已得到越来越广泛的应用。
很多的科研工作者进行了大量的研究，并取得了很大的进展。
其研究主要集中在以下几个方面。
１．焊接热过程的数值模拟；2.焊接熔池流体流动以及焊缝形状、尺寸的数值模拟;3.焊缝金属凝固和焊接接头相变过程、组织变化的数值模拟；4.焊接应力和应变发展过程的数值模拟;5.非均匀焊接接头的力学行为的数值模拟;6.焊接结构断裂韧性、疲劳裂纹扩展、焊接热影响区氢扩散的数值模拟等。
在此主要介绍焊接接头微观组织的计算机模拟方法并对其中广泛应用的蒙特卡罗法和元胞自动机法用于晶粒生长微观模拟的研究现状及发展趋势进行评述。
采用计算机模拟技术研究焊接接头微观组织及其变化对材料性能的影响是近年来焊接模拟技术研究领域中的热点和前沿课题之一。
目前用于焊接接头微观组织模拟的方法主要有确定性方法和概率性方法。
2.2 确定性方法。
确定性方法是指在给定时刻,一定体积熔体内晶粒的形核密度和生长速率都是确定的函数。
到目前为止确定性方法已经得到了广泛的发展。
运用确定性方法建立的模型可成功预测微观组织的特征,如等轴晶的平均尺寸和柱状晶的纵向生长等。
在低合金钢焊缝奥氏体晶粒尺寸计算模型，该模型从晶粒长大的基本理论出发,考虑了焊接条件下的影响因素,综合了焊缝金属合金元素对奥氏体晶粒长大的影响,建立了一个在连续冷却条件下基于碳原子扩散速率的低合金钢焊缝金属奥氏体晶粒尺寸的计算模型。
对于基于夹杂物惰性界面非扩散形成的针状铁素体连续转变动力学模型,该模型可以用来研究焊缝中针状铁素体的转变特征,包括转变温度范围、转变程度以及与焊缝化学成分、工艺参数、相变温度之间的关系、相变过程中的最大可能转变趋势等。
但这种方法往往忽略了与晶体学有关的各个因素,无法考察模壁邻近晶粒择优生长形成柱状晶区，因此无法预测发生在模壁附近的等轴晶向柱状晶的转变和柱状横截面尺寸的变化,也无法模拟晶粒向液相区生长和柱状晶向等轴晶的转变等。
2.3 概率性方法。
人们基于“概率性”思想提出的随机性模拟方法,即蒙特卡罗MC(Monte Ｃarlo)方法和元胞自动机CA(Celluｌａr Automaｔa)法避免了上述问题。
MC方法在微观组织模拟时，以界面能最小为原理，以概率统计理论为基础,以随机抽样为手段对晶粒生长过程进行模拟。
MC法没有分子动力学中的迭代问题，也没有数值不稳定的情况,收敛性可以得到保证，MC法的收敛速度与问题的维数无关，这是它的优点,且其误差容易确定。
另外，MC法的计算量没有分子动力学那样大，所需机时少。
ＣＡ法最早是由VoｎＮeumann和Ulam作为生物机体的一种可能的理想模型而提出的,随后它们被逐渐引入到数学、物理和材料科学等更加广泛的领域,比如计算机理论、湍流和组织形成模拟研究等。
CA法是物理体系的一种理想化，是一类离散模型的统称，或者可以说是一种建立模型的基本思想和方法。
元胞自动机在刚刚提出到2０世纪6０、70年代并未引起足够的重视，其发展较为零散和缓慢,也没有形成系统的描述,直到198５年，随着计算机科学的发展,尤其是S.Ｗｏlfram对它的理论及应用进行了深入研究,较为系统地给出了元胞自动机的一些数学理论基础以及统计描述，人们才逐渐地意识到元胞自动机的价值,从而激发了人们对它的研究兴趣。
而元胞自动机在材料科学中的应用也是近几十年才发展起来的。
另外，近年来一种新的模拟方法,即相场法也逐渐成为人们的研究热点。
相场法是一种计算技术，可以使研究者在枝晶尺度上真实地模拟微观组织的形成,通过引入新变量——相场φ而得名。
相场是一个序参量,表示系统在时间和空间上的物理状态(液态或固态)。
相场对系统中的相具有恒定的值，可以定义相场φ的一个确定的值表示系统中的相的状态,例如φ＝0代表固相区，φ=１代表液相区,在固液界面上φ的值在0～1之间连续变化，相场理论是建立在统计学基础上的,以Ｇinzburg Lanｄａu相变理论为基础,通过微分方程反映扩散、有序化势以及热力学驱动力的综合作用。
相场方程的解可以描述金属系统的固液界面的形态、曲率以及界面的移动。
相场参数的求解还需耦合外部温度场、溶质场、流速场等,此外,若使用显式查分格式，界面厚度与网格步长还需满足一定条件。
2.4 基于蒙特卡罗(MＣ)法的晶粒生长模型。
MC法的基本原理及思想:当所要求解的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时,它们可以通过某种“试验”的方法，得到这种事件出现的频率,或者这个随机变数的平均值,并用它们作为问题的解。
ＭＣ方法通过抓住事物运动的几何数量和几何特征,利用数学方法来加以模拟,即进行一种数字模拟试验。
它是以一个概率模型为基础，按照这个模型所描绘的过程,将模拟试验的结果作为问题的近似解。
MC模拟晶粒长大常用的几种模型2．4．1 初始的MC模型1９83年,Anderson首次提出一个新型的MC程序,将其应用于二维的晶粒长大动力学模拟。
将微观结构映射到一个离散的网格上,每一个网格赋给一个从１到Ｑ的值,表明该点的晶粒取向。
晶粒的原始分布取向是随机选取的,与晶体学取向不相同，系统进化减少了最近邻格点的对偶。
微观结构的暂时进化遵从晶粒尺寸和形状对时间的依赖性，微观结构的产生与肥皂泡试验相一致，然后根据晶粒生长的动力学方程进行模拟。
2．4.2 晶界迁移模型GBM(grain ｂouｎdａry ｍigrａtｉｏn modeｌ)在实际晶粒长大和再结晶过程中，晶界的迁移是极其复杂的，没有一定的规律可循,在模拟中采用的是晶界迁移各向同性,即不考虑其他因素的影响,只考虑能量在晶界迁移中的作用。
2．４.３基于试验数据的模型ＥDB(eｘpeｒimｅnｔed da ｔa based modｅｌ）基于试验数据的模型就是将MC模拟与晶粒生长动力学试验结合起来，通过对焊接热影响区的焊接热循环进行有限元分析,将其与晶粒生长模型结合起来,得出一个准确的一一对应的模拟时间与真实时间的关系。
在目前的研究中，微观晶粒生长的模拟多是采用GＢM模型和EＤB模型进行的。
2.5 ＭＣ法模拟焊接接头组织晶粒长大的研究进展随着科学技术的发展和电子计算机的发明，20世纪４０年代,ＭＣ法作为一种独立的方法被提出来,并且首先在核武器的研制、粒子传输等领域中得到了应用。
美国EXＸOＮ研究组在80年代初开发了二维算法后，很快引起广大学者的重视并进一步应用于再结晶、多晶材料的晶粒长大、有序—无序畴转变等多种金属学和物理学仿真过程。
１983年,Andersｏｎ提出一个新型的MＣ程序，将其应用于二维的晶粒长大动力学模拟，后来,又将MC法应用于模拟晶粒生长的尺寸分布、拓扑学和局部动力学的研究。