Shell sand is widely used to make a complex shape castings due to its good collapsibility. When molten metal is poured into the mold, various gases are generated by the thermal decomposition of binder in the shell core. Casting defects such as blow hole and blister come from these gases. If it is possible to predict the evolution of gas quantitatively, it may provide effective solutions for minimizing the casting defects. To examine the gas evolution by shell core quantitatively, casting experiment and calculation were carried out. Gas pressure and gas volume evolved by shell core were measured in the experiment, and temperature distribution in the shell core was obtained by heat transfer analysis. From the result above, prediction on the gas volume evolved during pouring was tried. As forming pressure of the shell core increased and forming temperature decreased, the gas evolution increased. There was a close relationship between the calculated gas volume evolved and the measured one.
The meso-scale microstructure of the $Ni-Ni_3Al- Ni_3V$ system is crucial to obtain both high strength and high toughness. Its evolution may be predicted with the aid of computer simulation of the compositional separation for heat-treated alloys. In this study, computer simulations of the hypothetical A-B-C ternary system, which is similar to the $Ni-Ni_3Al- Ni_3V$ system in terms of phase equilibria, have been performed using the kinetic modeling. Simulated morphologies were changed with nominal compositions and model parameters. It was showed the current model was useful and the more realistic model was proposed.
In this study a s/w system(HENSPIN) for the automatic synthesis of HEN(heat exchanger network) was developed based on Pinch Design Method. The synthesized HEN by HENSPIN are satisfying performance targets such as minimum utility usage with as few as possible capital items. The invented network is near optimal in capital and operating cost. It will be used as initial structure for evolution to the structure which has optimal operability.
The analysis of temperature distribution and change of metallic structures during water quench were presented by finite element method. In temperature calculation the equation of unsteady state hear conduction problem considering latent heat due to phase transformation was applied to finite solid cylinder, SM 45C of 40mm diameter and 40mm height. In metallic structure analysis iso-thermal transformation curve and the equations of evolution in pearlite-martensite transformation were applied. The calculated results upon temperature and metallic structures were agreed with those of experimental observations.
The influence of thermo-mechanical cycling on the microstructure and strength in the weld coarse-grained heat affected zone (CGHAZ) of Ti-Nb added low carbon HSLA steel was explored through Vickers hardness tests, nanoindentation experiments, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) analysis. Undeformed and deformed CGHAZs were simulated using Gleeble simulator with different heat inputs of 30kJ/cm and 300kJ/cm. At high heat input of 300kJ/cm, the CGHAZ consisted of ferrite and pearlite and then their grain sizes were not affected by deformation. At low heat input of 30kJ/cm, the CGHAZ consisted of lath martensite and then the sizes of prior austenite grain, packet and lath width decreased with deformation. In addition, the fraction of particle increased with deformation and this is because the precipitation kinetics was accelerated by deformation. Meanwhile, the Vickers and nanoindentation hardness of deformed CGHAZ with 30kJ/cm heat input were higher than those of undeformed CGHAZ, which are due to the effect of grain refinement and precipitation strengthening.
Recently, as a performance based design concept is introduced, assurance of expected performances on serviceability and safety in the whole span of life is exactly requested. So, quantitative assessments about durability related properties of concrete in early-age long term are come to necessary, Especially in early age, deterioration which affects long-term durability performance can be occurred by hydration heat and shrinkage, so development of reasonable hydration heat model which can simulate early age behavior is necessary. The micor-pore structure formation property also affects shrinkage behavior in early age and carbonations and chloride ion penetration characteristic in long term, So, for the quantitative assessment on durability performance of concrete, modelings of early age concrete based on hydration process and micor-pore structure formation characteristics are important. In this paper, a micromechanics based hydration heat evolution model is adopted and a quantitative model which can simulate micro-pore structure development is also verified with experimental results. The models can be used effectively to simulate the early-age behavior of concrete composed of different mix proportions.
A numerical analysis program is developed by FDM scheme for the prediction of microstructural transformation during heat treatment of steels. In this study, multi-phase model was used fur description of diffusional austenite transformations in low-alloy hypoeutectoid steels during cooling after austenitization. A fundamental property of the model consisting of coupled differential equations is that by taking into account the rate of austenite grain growth, it permits the prediction of the progress of ferrite, pearlite, and bainite transformations simultaneously during quenching and estimate the amount of martensite also by using K-M eq. In order to simulate the microstructural evolution during tempering process, another Avrami-type eq. was adopted and method for vickers hardness prediction was also proposed. To verify the developed program, the calculated results are compared with experimental ones of casting product. Based on these results, newly designed heat treatment process is proposed and it was proved to be effective for industry.
This paper describes the development of modified heat of hydration and maturity-strength models for concrete containing fly ash and slag. The modified models are developed based on laboratory and literature test results, which include different types of cement, fly ash, and slag. The new models consider cement type, water-to-cementitious material ratio (w/cm), mineral admixture, air content, and curing conditions. The results show that the modified models well predict heat evolution and compressive strength development of concrete made with different cementitious materials. Using the newly developed models, the sensitivity analysis was also performed to study the effect of each parameter on the hydration and strength development. The results illustrate that comparing with other parameters studied, w/cm, air content, fly ash, and slag replacement level have more significantly influence on concrete strength at both early and later age.
A three dimensional model was developed to analyze the mold filling and solidification in the casting processes. The model uses the VOF method for the calculation of the free surface and the modified Equivalent Specific Heat method for the treatment of the latent heat evolution. The solution procedure is based on the SIMPLER algorithm. The complete model has been validated using the exact solutions for phase change heat transfer and the experimental results of broken water column. The three-dimensional model has been applied to the benchmark test and the results were compared to those from experiment, a two-dimensional analysis, and another three dimensional numerical model.
The effects of severe plastic deformation and heat treatment on the mechanical properties of Al 5052 and 6005 alloys were investigated using the metallurgical technique and nano-indentation technique in nano-surface region. Equal channel angular pressing (ECAP) was used to apply severe plastic deformation to the aluminum alloys in order to obtain fine grain sized materials. The elastic modulus was measured and interpreted in relation to the metallurgical observation. The elastic modulus increased after ECAP process due to evolution of the fine grains. However, the elastic modulus decreased after heat treatment due to generation of coarsened precipitates on the grain boundaries.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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