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马兰戈尼效应对真空定向凝固过程中多晶硅生长质量的影响
摘要： 建立了一个热-流-热应力多场耦合模型，用于研究马兰戈尼效应在真空定向凝固（VDS）过程中对多晶硅（mc-Si）生长质量的影响。模拟结果表明，由于熔体速度的增加，马兰戈尼效应对VDS过程中的温度和热应力分布具有显著影响。增强的流动使硅熔体的温度分布更加均匀，并降低了径向温度梯度，从而导致固/液（s/l）界面更加平坦。然而，随着晶体温度梯度的增加，硅锭的热应力也随之增强。当采用10 μm/s的拉速时，晶体的生长质量更为理想，在此情况下，XRD检测显示整个晶体生长过程中（111）晶面占优势。最后，通过实验验证了数值模拟结果的可靠性。
关键词： 多晶、熔体流动、真空定向凝固、数值模拟、马兰戈尼效应
更新于2025-09-23 15:22:29
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热流体动力学在铝合金粉末送进式激光焊接中合金元素分布与焊缝气孔形成中的作用
摘要： 本研究建立了一个包含粉末输送、激光加热及熔池动力学的模型，用于描述合金元素的混合过程，并揭示基于送粉的激光焊接中气泡动力学机制。模拟结果表明：在小孔未完全穿透时，反冲压力通过驱动小孔后部熔体流动发挥作用；而在完全穿透时则维持小孔稳定形态——这两种不同作用导致了熔体流动行为的差异。受熔体流动驱动，合金元素在未完全穿透工况下的传输路径可概括为浅层区、后部区、中心及底部区域，从而形成相对均匀的硅分布；但在完全穿透时，两个反向旋转的涡流会导致上部区域硅浓度升高。同时我们总结出气泡动力学的三个阶段：凸起形成、气泡生成、气泡被重新形成的小孔捕获/被固液界面捕获/或从自由表面逸出。这些现象表明，焊接接头加工质量与冶金质量的优劣源于复杂的熔体流动行为，该结论已通过系列实验得到验证。
关键词： 热流体动力学、合金元素分布、熔体流动、基于粉末送进的激光焊接、焊缝气孔
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用脉冲Nd:YAG激光焊接AISI316L不锈钢时的传导与对流热传递
摘要： 采用脉冲Nd:YAG激光对AISI 316L不锈钢板进行自熔对接焊时，研究了其传导与对流热传递过程。基于有限元分析建立了三维模型以获取熔池瞬态热响应，并将预测结果与实验观测值进行对比。针对激光焊接过程中连续脉冲辐照，计算了小孔区域的热传递、小孔周围熔体流动方向及热影响区情况，并通过实验进行了深入研究。通过向内热通量和Peclet数预测温度分布，以探究熔池内的热量与质量传输。将这些结果进行讨论后发现其与实验结果具有高度关联性。
关键词： 佩克莱特数、脉冲激光焊接、熔体流动、316L不锈钢、移动热源、传热
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光金属增材制造中熔体流动动力学的原位全场映射
摘要： 熔体流动在激光金属增材制造中起着关键作用，但熔池内部的熔体流动行为从未被明确揭示。本研究通过原位高分辨率同步辐射X射线成像技术，利用大量均匀分散的微示踪剂，首次实现了激光金属增材制造过程中整个熔池各区域熔体流动动力学的原位表征。研究揭示并量化了传导模式与凹陷模式下熔池不同区域的特定位置流动模式，识别了熔池各位置的物理过程。本文报道的全场熔体流动映射方法为研究真实增材制造条件下的详细熔体流动动力学开辟了新途径。所获结果为激光增材制造工艺提供了关键见解，对开发可靠的高保真计算模型至关重要。
关键词： X射线成像、熔体流动、激光加工、粉末床熔融、金属增材制造
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光切割切缝内熔体流动动力学的定量研究——基于原位高速视频诊断技术
摘要： 本文通过原位高速视频诊断技术（>10万帧/秒），分析了采用5千瓦碟片激光器及最高20巴氮气辅助气体切割6毫米厚不锈钢时，激光切割过程中的熔体流动动力学特性。研究运用先进算法对激光切割前沿的熔体流动动力学进行空间分辨测定，结果表明流体动力学、切割速度、辅助气体压力与切边平均粗糙度之间存在关联。
关键词： 熔体流动、过程诊断、高速成像、1微米激光、激光切割
更新于2025-09-12 10:27:22