摘要：针对锆合金在反应堆中与高温水发生反应形成氧化膜的过程,设计了研究型实验“锆合金氧化膜微观组织演变相场模拟”,表征了锆合金氧化膜的微观结构,计算了自由能和界面能,建立了晶粒形成及演变的相场模型,最终实现了锆合金氧化膜微观组织演变的可视化。该实验通过Materials Studio和MATLAB两大软件平台进行热力学计算和相场模拟,适用于本科生研究型计算材料学实验教学,有助于培养学生的科研热情与创新意识。

摘要：聚焦锆合金氧化膜形成过程,设计了研究型实验“Fe、Sn、Nb元素对锆合金氧化膜晶粒演变影响”。运用第一性原理和热力学方法分析了合金元素对ZrO_(2)结构稳定性影响以及扩散行为,计算了溶解能、分离能和自由能。基于相界面位向关系、晶格错配及微观弹塑性力学构建相场弹性能项,以晶体取向和合金元素含量为序参量建立多成分多相晶粒演变相场模型。揭示了Fe、Sn、Nb等合金元素在氧化膜中分布规律及对氧化膜微观组织演变的影响机制。培养学生运用仿真技术解决材料科学与工程领域科研问题的能力,加深学生对材料成分、结构与性能关系的理解,为具备宽厚视野的创新性应用型高素质人才培养奠定基础。

摘要：针对工程应用中的高强螺栓表面硬度低、涂层结合力差、易脱落等问题,设计了热处理与表面处理对高强螺栓用钢性能影响研究的综合型实验。对35CrMo钢进行870℃×25 min淬火,再经500℃×1 h+550℃×1 h回火的35CrMo钢,分别达到了制备12.9级和10.9级高强螺栓标准,对其进行渗N处理后,表面硬度达到了850 HV,比心部显著提升。对渗N后的35CrMo钢表面涂覆锌铝溶液,其耐蚀性得到显著提升。该实验涉及材料热处理实验工艺和材料表面处理实验工艺,还涉及金属材料组织和性能测试的常用分析手段,是科研辅助教学的典型案例。

摘要：40Cr、42Cr Mo和40Cr Ni Mo A钢被广泛应用于桥梁拉索锚具的制造,为了指导桥梁拉索锚具的设计和安全选材,本文研究了热处理工艺对三种常用钢材组织和力学性能的影响。研究结果表明:42Cr Mo和40Cr Ni Mo A钢的淬透性均优于40Cr钢。当大规格锚具壁厚超过40 mm时,锚具设计时建议采用42Cr Mo和40Cr Ni Mo A钢。由于材料淬透性的影响,抗拉强度、屈服强度及硬度随壁厚的增加而降低。设计大规格锚具计算强度时,需根据力学性能的分布规律进行修正,可取两边强度的平均值进行推算。

摘要：本文结合已有的气体渗碳和离子渗碳过程的数学模型,对齿轮钢渗碳的过程进行模拟,并在这些基础上利用有限差分法求解渗碳方程。分析有限差分法与传统数学方程各自的优缺点,根据数学模型设计了用于预测渗碳过程的图形用户界面程序。对于温度,时间,初始碳浓度等变量的影响均能给出准确预测。

摘要：该文综述了《金属材料工程专业综合实验技术》教学改革的意义、教学现状与存在问题,提出了将软件工程技术运用到《金属材料工程专业综合实验技术》教学改革中。通过在《金属材料工程专业综合实验技术》课程理论教学与实验教学中间设置集理论知识掌握、实验操作模拟、综合实验设计等为一体的模拟仿真操作,提升了学生主动思考能力和综合分析能力,同时也为同类型综合实验课程提供了借鉴。