中南大学机电工程学院导师李晓谦

超声铸造7085铝合金在热处理过程中的相变行为李瑞卿;李晓谦;陈平虎;黄明哲;董方【摘要】采用OM,SEM,EDS和DSC等研究超声外场下凝同的结晶相在热处理过程中的相变行为,并利用扫描电镜原位加热台实时观察结晶相转变过程.结果表明:铝熔体经过超声外场处理后,晶粒组织由粗大树枝晶向细小等轴晶转变;超声铸锭的熔化焓为4.60J/g,低于常规铸锭的6.52J/g;超声外场处理后,铸锭中的θ相+T相共晶组织减少了29％;该铝合金铸锭中有θ相、T相、Al3Fe相及Mg2Si相4种结晶相,样品在DSC升温过程中,θ相颗粒逐渐溶入基体,T相转变成S相后在升温至高温峰时溶入基体,Al3Fe相在低温峰时转变成Al7Cu2Fe相残留在铸锭中,Mg2Si相未见明显变化.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2016(044)006【总页数】7页(P24-30)【关键词】超声铸造;结晶相;DSC分析;热处理【作者】李瑞卿;李晓谦;陈平虎;黄明哲;董方【作者单位】中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG166.3美国ALCOA公司2003年开发的7085铝合金，具有强度高、韧性高、淬透性好以及耐腐蚀性能优良等特点，更适合用作航空航天工业的结构材料，目前已用于A380大型客机的机翼大梁和翼肋，成为新一代飞机中质量最大的铝合金主承力结构件[1-3]。

但是由于7085铝合金的高合金化，尤其是在大规格铸锭中在晶界和枝晶网络间极易形成粗大的共晶相组织，严重影响铸锭组织的均匀性及后续塑性加工，必须通过热处理消除或降低，但某些粗大结晶相在随后的均匀化或固溶处理中难以完全消除，因此在铸造过程中减小结晶相的尺寸将会有利于提高热处理的效果[4-6]。

Al-5Ti-0.2C细化剂对7085铝合金形核及过冷度的影响宁佳杰;李晓谦;蒋日鹏;黄明哲【摘要】在7085铝合金凝固过程中添加不同质量分数的Al-5Ti-0.2C细化剂,对比其铸锭凝固组织,并用DSC测定其凝固过程熔体过冷度,探讨Al-5Ti-0.2C细化剂对铝熔体形核与过冷度的影响.研究结果表明:Al-5Ti-0.2C细化剂能够明显细化晶粒,当细化剂质量分数为0.5％时细化效果最好;细化剂质量分数的差异对DSC曲线中的熔化曲线影响较小,而凝固曲线有明显差异;在凝固过程中增大细化剂质量分数,铝熔体形核过冷度与最大过冷度都呈递减趋势,当细化剂质量分数超过0.5％时,过冷度不再有明显递减趋势;TiC颗粒是铝熔体异质形核的核心,凝固过程中TiC颗粒的发生团聚,从而增大形核基底颗粒粒度,减小润湿角与临界形核能,最终减小熔体中形核所需过冷度.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(046)008【总页数】6页(P2837-2842)【关键词】7085铝合金;Al-5Ti-0.2C细化剂;过冷度;形核【作者】宁佳杰;李晓谦;蒋日鹏;黄明哲【作者单位】中南大学机电工程学院,高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学机电工程学院,高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学机电工程学院,高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学机电工程学院,高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TG249.9;TB5597085铝合金是美国铝业2003年开发的新一代高强厚板材铝合金，相比传统的7系铝合金，7085铝合金Zn质量分数较高，且Cu质量分数较低，具有较好的韧性及较低的淬透性[1−2]。

铝合金大型铸件的性能很大程度上由凝固过程中微观组织结构决定，而控制其凝固组织和性能的关键因素之一在于促使凝固过程中更多的柱状晶向等轴晶转变(columnar to equiaxed transition，CET)。

超声外场对AlTiC细化剂中TiC粒子过冷形核的影响宁佳杰;李晓谦;董方;黄明哲【摘要】0.5% (mass fraction) Al-5Ti-0.2C refiner was added during the solidification of 7085 aluminum alloy, and ultrasonic filed was applied, the microstructures of ingots with different working conditions were compared. Using EPMA and SEM to investigate the effect of ultrasonic field on the aluminum alloy solute elements distribution, the influence of ultrasonic field on AlTiC grain refinement rate was investigated. The results show that the refinement rate is 44.7%when adding AlTiC refiner, and the refinement rate is 76.1%when adding both AlTiC refiner and ultrasonic field, which means applying ultrasound increases refinement rate by 31.4%. EPMA element surface scanning results show that after applying ultrasonic Ti and C elements are relatively evenly distributed inside the crystal, concentrations of Ti and C elements in the grain boundary decrease significantly. SEM element line scan results show that applying ultrasound makes Zn, Mg, Cu solute elements distributed relatively evenly in the aluminum melt, the constitutional undercooling degree of TiC particles increases and local variations of undercooling degree decrease during nucleation, which is helpful to form a uniform fine equiaxed grain structure.%在7085铝合金凝固过程中添加质量分数为5%的Al-5Ti-0.2C细化剂，并施加超声外场，运用EPMA、SEM检测超声外场对铝合金溶质元素分布的影响，对比其铸锭凝固组织，探讨超声外场对AlTiC细化剂细化率的影响。

硕士专业学位研究生培养方案（机械工程）一、学科概况中南大学机械工程学科创建于1955年，1960年招收研究生，1982年获得硕士学位授予权，1986年获博士学位授予权，1998年设立“机械工程”博士后科研流动站，2000年获得一级学科博士授予权，覆盖了机械制造及自动化、机械设计及理论、机械电子工程和车辆工程等4个二级学科和数字装备与计算制造、信息器件制造技术与装备等2个自主设置的二级学科，其中“机械设计及理论”与“机械制造及其自动化”学科为国家重点学科，“机械制造及其自动化”与“机械电子工程”学科为湖南省重点学科，机械工程一级学科于2007年被批准为一级学科国家重点学科。

设有“高性能复杂制造”国家重点实验室，“现代复杂装备设计与极端制造”教育部重点实验室，“铝合金强流变技术与装备”教育部工程研究中心，湖南省“岩土设备设计与控制”工程研究中心，以及“金属塑性加工摩擦与润滑”、“设备测试与故障诊断中心”等1个国家重点实验室和5个省部级重点实验室、工程中心，以及国家高技术研究发展计划成果产业化基地、与国外ASM公司共建的“微电子封装技术实验室”等。

本学科致力于机械基础理论与技术集成、先进制造理论与技术等的研究，并围绕国民经济中起支柱作用及国防和空天运载等关键技术与装备进行研究和设计开发，在高性能材料制备与装备、信息器件制造、齿轮数字化制造、深海资源开发、车辆与工程装备、特种机器人等研究方向具有特色和优势。

二、培养目标培养热爱祖国，具有严谨求实的科学态度、工作作风和良好职业道德的高层次应用型、复合型专门人才；掌握本领域坚实的基础理论和宽广的专门知识，掌握解决实际问题的先进方法和现代技术手段，了解本专业的国内外现状和发展方向；具有较强的解决实际问题的能力，能够承担专业技术或管理工作；掌握一门外国语。

三、学科专业主要研究方向四、学习年限与培养方式1. 学习年限本领域硕士专业学位研究生实行弹性学制，学制为3-5年，综合素质优秀者可以申请提前毕业。

铝合金铸造用20kHz超声换能器的非线性设计研究
张昀;李晓谦;蒋日鹏;王也
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2015(000)025
【摘要】超声换能器是铝合金铸造过程的核心部件，超声产生的空化腐蚀对铝合
金晶粒细化、除渣、除气等有显著的作用。

文章在超声换能器的基本理论基础上，采用非线性压电方程，对换能器振动形式进行分析求解，得出了基于非线性的超声换能器的结构和设计参数。

并采用有限元分析法对换能器进行模态分析，确定了换能器端面辐射的最佳振动模态及其纵向振动频率。

通过实验验证，表明换能器辐射端面在谐振点振幅最大。

【总页数】3页(P53-55)
【作者】张昀;李晓谦;蒋日鹏;王也
【作者单位】中南大学机电工程学院，湖南长沙410083;中南大学机电工程学院，湖南长沙 410083; 高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙 410083;中南大学机电工程学院，湖南长沙 410083;中南大学机电工程学院，湖南长沙 410083【正文语种】中文
【相关文献】
1.20kHz频率下7010铝合金的裂纹扩展速率及其门槛值
2.铝合金挤压铸造用电磁泵速计算方法的研究
3.一种新型铝合金铸造用内导式液压缸的研究及应用
4.铝合
金精密铸造用硅灰石膏型材料制备与性能5.铸造用铝合金及其在汽车缸盖上的应
用
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基于MARC的某火炮身管内表面裂纹三维J积分有限元模型周敏华;李晓谦;韦洁
【期刊名称】《火炮发射与控制学报》
【年(卷),期】2010(000)001
【摘要】火炮发射一定数量炮弹后,身管容易出现裂纹,从而影响射击安全性.通过分析火炮射击过程中身管的受力情况,并利用MARC有限元软件的虚裂纹技术,探讨了某火炮身管内表面裂纹三维J积分有限元模型的建立方法.通过数值计算,得出了身管内表面裂纹J积分值随裂纹长度及深度的变化规律.根据某火炮身管裂纹扩展的临界J积分值,求出了其在最大膛压作用下临界裂纹尺寸,这对火炮身管的安全性评估及预测具有较大的工程应用价值.
【总页数】4页(P93-96)
【作者】周敏华;李晓谦;韦洁
【作者单位】中南大学,机电工程学院,湖南,长沙,410083;中国人民解放军75750部队,广西,鹿寨,545606;中南大学,机电工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,机电工程学院,湖南,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】TJ303+.1
【相关文献】
1.用三维有限元模型计算复合材料粘接修补裂纹板的J积分 [J], 王必宁;贾普荣;矫桂琼
2.基于表面纳米技术的含裂纹薄板的J积分分析 [J], 郭经纬
3.表面裂纹受拉伸板三维弹塑性有限元分析模型及其J积分 [J], 刘东学;谢志刚
4.平板拉伸表面裂纹的有限元模型及其J积分 [J], 白铁钧;于瑛瑛;王纪东
5.基于三维有限元模型对裂纹非对称转子振动及裂纹扩展控制研究 [J], 刘军; 胡荣; 陈建恩; 王肖锋
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大铸锭铝熔体中超声振动系统空化区域分析及实验研究董方;李晓谦;张敏【摘要】Vibration test was done for a piezoelectric ultrasonic transducer for casting by laser range finder, the displacement amplitude distribution of end and cylindrical surface was obtained through amplitude spectrum correction for the vibration series based on interpolation method, and cavitation erosion test with different depths of the ultrasonic horn was immersed in the solution of aluminum and water. Finite element methods was used to carry on the numerical simulation cavitation. The results show that the current in the resonant points below the vibration system is more stable, and it is not easy for acoustic streaming effect. The experiments of ultrasonic casting of aluminium alloy were carried out when the depth of ultrasonic vibration was applied on melt. The max amplitude of transverse vibration reaches 1/2 of the longitudinal vibration amplitude and the peak of transverse vibration appears above the end surface 15−55 mm. When the depth of vibration increases, the cavitation area was reduced. Cavitation simulation results are in good agreement with the experimental results.%根据比值校正法利用激光测距仪对超声系统辐射杆振动进行测试，其结果进行幅值谱校正后得到辐射杆位移幅值分布，分别对超声变幅杆浸入铝溶液及水中不同深度进行空蚀分布实验，运用有限元法对水及铝熔体中空化区域进行模拟。

铝熔体中超声空化区域分布及声压衰减系数
章武;李晓谦;蒋日鹏
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2016(035)021
【摘要】利用激光测距仪测得铸造用超声辐射杆端面全局振幅及频率，基于 FFT 细化分析对所测振幅分析后得到辐射杆端面振幅整体分布特性，在铝熔体中，将钛板竖直置于超声辐射杆正下方，启动超声振动系统运行20 h，通过分析钛板空蚀区域探究超声在铝熔体中的空化区域，得出辐射杆的空化区域分布，空化区域为一椭球形且分界面明显，空化域最远可达变幅杆正下方68 mm，结合铝熔体中超声的空化阈值，推算出20 kHz 铸造用功率超声在铝熔体中传播的衰减系数。

【总页数】4页(P150-152,170)
【作者】章武;李晓谦;蒋日鹏
【作者单位】中南大学轻合金研究院，高性能复杂制造国家重点实验室，长沙410083;中南大学轻合金研究院，高性能复杂制造国家重点实验室，长沙 410083;中南大学轻合金研究院，高性能复杂制造国家重点实验室，长沙 410083
【正文语种】中文
【中图分类】TG249.9;TB559
【相关文献】
1.铝熔体中混入KBF4制备铝硼中间合金 [J], 王青亮;赵洪生;栗争光;沈利;赵九洲
2.单螺杆熔体挤出机中熔体温度的沿程分布及其计算方法 [J], 柳和生
3.大铸锭铝熔体中超声振动系统空化区域分析及实验研究 [J], 董方;李晓谦;张敏
4.铝熔体中混入KBF_4制备铝硼中间合金（英文） [J], 王青亮;赵洪生;栗争光;沈利;赵九洲;
5.搅拌作用下铝熔体流场分布及SiC颗粒分散过程数值模拟 [J], 王泽政;常庆明;洪守坤;陈笛
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非均匀入口温度场下铸轧辊辊型的三维有限元仿真
陈林;李晓谦;胡仕成
【期刊名称】《特种铸造及有色合金》
【年(卷),期】2007(27)2
【摘要】基于大型非线性有限元分析软件Marc,建立了连续铸轧三维热力耦合的数学模型和物理模型,同时考虑了轧辊的热辊型和力辊型,采用铝高温流变本构关系和接触热阻数值模型,建立了铸轧过程复杂的边界条件和热接触条件,并用fortran 语言对Marc进行了二次开发;模拟现场工艺变化规律,采用非均匀入口温度场,仿真得到了轧辊在稳定铸轧状态下的辊型曲线;最后通过现场试验,验证了模型算法和结果的正确性。

【总页数】3页(P108-110)
【关键词】连续铸轧;三维热力耦合;Marc有限元;热辊型;力辊型;入口温度
【作者】陈林;李晓谦;胡仕成
【作者单位】中南大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG339
【相关文献】
1.铸轧辊辊套温度场及热辊型的数值模拟 [J], 梁涛;王文明;钟掘;丁问司
2.变铸轧条件下铸轧辊三维温度场仿真研究 [J], 谭怀亮;贺再红
3.周期性热冲击条件下铸轧辊辊套温度场仿真 [J], 湛利华;李晓谦;胡仕成
4.基于MSC Marc软件平台的铸轧辊辊型三维有限元仿真 [J], 陈林;李晓谦;胡仕成
5.基于MSC Marc软件平台的铸轧辊辊型三维有限元仿真 [J], 陈林;李晓谦;胡仕成
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倾动式电炉流量自控系统的建模与实验模拟
李晓谦;曾松盛
【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(037)003
【摘要】运用运动分析方法和微积分方法,建立倾动式电炉输出铝熔体的流量与电炉驱动电机转速之间的数学模型.分析当电炉流量不变时,在不同的倾动位置驱动电机转速的相对大小,按照给定流量与电炉所在转角区间所对应的修正系数之积来控制电机转速,达到控制流量的目的.采用直流微电机作为驱动电机,设计与制作一套含有触发整流电路、PI调节器等的双闭环调压调速系统,将流量电位器与角位移电位器信号采入单片机功能板,并利用个人计算机、W6000软件与仿真器以及显示板等组成仿真调试系统,建立一套完整的实验装置.通过运行微机测控系统软件控制电机转速,实现流量模拟控制,最后通过模拟实验对控制模型进行修正,以提高系统控制精度.
【总页数】6页(P547-552)
【作者】李晓谦;曾松盛
【作者单位】中南大学,机电工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,机电工程学院,湖南,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.半球型旋转倾动式铁水包在小型硅铁电炉出铁浇铸中的应用 [J], 蒋永成
2.150t电炉倾动液压阀故障对倾动的影响及原因分析 [J], 戴景林;邹炳花;王继海
3.50t电炉炉体倾动系统的改造 [J], 路荣杰;于咏春;杜增智
4.80t电炉倾动液压系统的改进 [J], 孟伟
5.50t超高功率电炉倾动系统分析：提高电炉回倾速度实现无渣出钢 [J], 董嘉庆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。