壓鑄數(shù)值模擬及研究現(xiàn)狀

張俊杰，曹鳳江，譚建波

（1.河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050018；2.滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，河北 滄州 061001）

在當(dāng)今無余量制造技術(shù)飛快發(fā)展的情況下，壓鑄件的應(yīng)用范圍也越來越大，同樣壓鑄模的設(shè)計(jì)也越來越復(fù)雜，任務(wù)也越來越重。在壓鑄的生產(chǎn)過程中，半固態(tài)或者液態(tài)的高溫金屬在高壓作用下快速充型，并在高壓下快速凝固。在凝固的過程中，特別容易產(chǎn)生縮孔、卷氣、澆不足、冷隔等鑄造缺陷，同時(shí)也很容易對模具造成沖蝕，從而大大減少了模具的使用壽命。因此，對充填過程中一些流動和換熱的規(guī)律進(jìn)行研究，從而設(shè)計(jì)出合理的壓鑄型、壓鑄件結(jié)構(gòu)和澆注系統(tǒng)，選擇合適的壓鑄工藝參數(shù)，最終減少壓鑄件缺陷，實(shí)現(xiàn)壓鑄工藝的最優(yōu)化。這樣既提高了壓鑄件的質(zhì)量和壓鑄的生產(chǎn)率，又降低了壓鑄件廢品率，同時(shí)也增加了模具的使用壽命。隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的日趨成熟，上述都已變成可能［1～3］。

1 壓鑄模擬的發(fā)展歷程

鑄件凝固計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)始于20世紀(jì)60年代。目前在國際上，對壓鑄過程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬研究，主要可以分為以下三個(gè)部分：模具和壓鑄件的溫度場模擬，型腔充填過程中的溫度場、流場模擬，模具和壓鑄件的力學(xué)場模擬。就現(xiàn)在情況而言，模具和壓鑄件的溫度場模擬技術(shù)已經(jīng)趨于成熟；而型腔充填過程是當(dāng)前壓鑄數(shù)值模擬的熱門和難點(diǎn)。

1.1 國外的發(fā)展歷程

在國外，20世紀(jì)60年代，在美國鑄造協(xié)會的資助下，美國哥倫比亞大學(xué)的Pehlke［4］教授首次用大型計(jì)算機(jī)對凝固模式、澆鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì)、澆包中的熱損失、鑄型中熱流流動等方面進(jìn)行了研究。1962年，丹麥的學(xué)者Forsund［5］第一次使用有限差分法對凝固過程進(jìn)行傳熱計(jì)算。20世紀(jì)60年代中期，美國開始進(jìn)行鑄件溫度場的數(shù)值模擬研究。1965年，美國通用電氣公司的 Henzel和 Keverian［5］對重達(dá) 9 t的大型鋼件汽輪機(jī)內(nèi)缸應(yīng)用了瞬態(tài)傳熱通用程序，進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算溫度場與實(shí)際測得地溫度場基本吻合。1970年，美國密歇根大學(xué)的 Marrone［5］等人應(yīng)用交替方向隱式差分法（IADM）和顯示差分法模擬了低碳鋼“T”形和“L”形試樣的凝固過程。在日本，大阪大學(xué)的大中逸雄［6］在研究中提出了直接差分法，直接差分法的計(jì)算時(shí)間是傳統(tǒng)計(jì)算方法的2～3倍。1990年，日本東北大學(xué)的安齋浩一［2］等人成功地應(yīng)用準(zhǔn)三維流動解析方法對壓鑄平板件的充型過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。臺灣國立成功大學(xué)的黃文星［7］采用SOLA—VOF法對壓鑄充型三維流場進(jìn)行了模擬，并預(yù)測其缺陷。 韓國HONG Jun-Ho［8］等分別利用SOLA-PLIC-VOF法和SOLA-VOF法進(jìn)行了高壓壓鑄過程的多相的數(shù)值模擬，并得到：SOLAVOF法更是非新產(chǎn)品開發(fā)。大眾應(yīng)用MAGMMASoft軟件對奧迪［9］5倍鎂合金變速箱體的壓鑄過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)和模具。

1.2 國內(nèi)的發(fā)展歷程

在國內(nèi)，從20世紀(jì)70年代末期我國開始對鑄件凝固數(shù)值模擬進(jìn)行研究，雖然起步晚，但發(fā)展較快，并且形成了我國模擬技術(shù)研究的特色。我國的部分大專院校和專業(yè)研究所進(jìn)行了一些鑄件凝固數(shù)值模擬基礎(chǔ)性研究，并將研究成果與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合。沈陽鑄造研究所、大連理工大學(xué)等對壓鑄充型的二維流場的數(shù)值模擬進(jìn)行了研究。上海交通大學(xué)［10，11］采用有限元法對壓鑄模的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬。清華大學(xué)［12］對壓鑄過程的三維流場、溫度場和力學(xué)場進(jìn)行了數(shù)值模擬。

2 壓鑄數(shù)值模擬技術(shù)

2.1 數(shù)值模擬的基本方法

常見的數(shù)值模擬的基本方法有：有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）、邊界元法（BEM）和直接差分法（DFDM）等。

1）有限差分法（FDM）

有限差分法是以差分代替微分來處理各類微分方程的方法。把連續(xù)的求解域用有限個(gè)離散點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)格來代替。微商用差商來近似，最后利用插值方法求解微分方程組得到整個(gè)區(qū)域上的近似解。同時(shí)其分為顯式解法和隱式解法。求解區(qū)域的形成比較規(guī)則時(shí)，用差分法來處理最適合［13～15］。

2）有限元法（FEM）

有限元法是基于古典變分法而發(fā)展起來的一種計(jì)算方法。首先，物體離散化，將連續(xù)體離散化為若干不重疊的單元體。其次，對單元進(jìn)行特性分析。然后，將這些單元體進(jìn)行組集，得到整體特性矩陣和特殊列陣。最后，求解未知量。有限元法應(yīng)用廣泛，通用性強(qiáng)［15～17，19］。

3）邊界元法（BEM）

邊界元法是通過權(quán)余法或格林公式借助于兩點(diǎn)函數(shù)表示的基本解，建立相應(yīng)的邊界積分方程，通過對邊界分元插值離散，最終化為代數(shù)方程進(jìn)行求解。其求解的維數(shù)降低，如三維變一維。邊界元法仍處于發(fā)展階段［15，18～19］。

4）直接差分法（DFDM）

將呈維蘭方程組直接化為差分形式求解。首先將求解的系統(tǒng)劃分為若干微小的單元，然后將各單元的物理現(xiàn)象直接表示為可進(jìn)行計(jì)算差分方程式，最后求解。根據(jù)節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)領(lǐng)域的定義方法不同，直接差分法大致可分為兩種：內(nèi)節(jié)點(diǎn)法和外節(jié)點(diǎn)法［15］。

四種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。有限差分法和有限元法是互補(bǔ)的。有限差分法主要用于溫度場計(jì)算和充型過程數(shù)值模擬，其局限于規(guī)則的差分網(wǎng)絡(luò)。有限元法用于溫度場計(jì)算和流動場的分析。邊界元法可以處理力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)等。

3 壓鑄模擬的研究現(xiàn)狀

浙江工業(yè)大學(xué)的羅康淳［20］運(yùn)用ProCAST軟件進(jìn)行正交模擬試驗(yàn)，根據(jù)圓盤壓鑄件特點(diǎn)，結(jié)合壓鑄充型凝固過程數(shù)值模擬基本理論，對鋁合金圓盤壓鑄件（如圖1所示）充型凝固過程中流場、溫度場的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析，預(yù)測出壓鑄件中出現(xiàn)的縮孔、氣孔缺陷集中在溢流槽中，得出：在模具溫度為200℃時(shí)，澆注溫度為680℃，壓射速度為3m/s。在這個(gè)最優(yōu)壓鑄工藝參數(shù)下，壓鑄件的缺陷是最少的。

圖1 金屬盤壓鑄件充型過程

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的高小榮［21］運(yùn)用FLOW3D軟件對AZ91D鎂合金摩托車發(fā)動機(jī)殼體（如圖2所示）液態(tài)壓鑄充填過程進(jìn)行溫度場、缺陷分布和流場的正交試驗(yàn)?zāi)M。通過分析關(guān)于表面缺陷分布狀況的模擬結(jié)果來優(yōu)化澆注系統(tǒng)，設(shè)計(jì)溢流槽和排氣槽的形狀和位置，從多組正交試驗(yàn)參數(shù)中找出最優(yōu)壓鑄工藝參數(shù)。由模擬結(jié)果可知：金屬液最低溫度出現(xiàn)在最后充填的部位和較遠(yuǎn)處的模壁端，較高溫度出現(xiàn)在澆口附近；表面缺陷主要集中在溢流槽和排氣槽附近。通過分析模擬結(jié)果得到最佳工藝參數(shù)：澆注溫度635℃、沖頭壓射速度3m/s、模具溫度210℃，此時(shí)鑄造缺陷最少。用最佳工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)，得到的性能和模擬結(jié)果基本吻合。

圖2 殼體充型過程

北京有色金屬研總究院的白月龍［22］在半固態(tài)AZ91D鎂合金漿料表觀粘度試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的基礎(chǔ)上，建立了半固態(tài)AZ91D鎂合金漿料的表觀粘度觸變模型，并運(yùn)用CastSoft6.0對AZ91D鎂合金漿料在連桿（如圖3所示）型腔中的充填過程進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果與實(shí)際充填結(jié)果符合，得到合適的壓鑄工藝參數(shù)為：漿料成形溫度在590℃，內(nèi)澆道充填速度為2.7 m/s，壓射比壓在40MPa。

圖3 連桿壓鑄件充型過程

華東交通大學(xué)的胡勇［23］對鎂基復(fù)合材料半固態(tài)壓鑄充型凝固過程（如圖4所示）進(jìn)行數(shù)值模擬，并進(jìn)行半固態(tài)流變成形實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在液態(tài)充型過程中，壓力變化非常紊亂，充型時(shí)在型腔中容易產(chǎn)生飛濺；而在半固態(tài)充型過程中，在鑄液推進(jìn)方向上壓力逐漸降低，這將產(chǎn)生有利于充型的背壓，且半固態(tài)充型的壓力較液態(tài)充型的大。從凝固過程的固相體積分?jǐn)?shù)變化表明：在半固態(tài)充型條件下，整個(gè)壓鑄件基本上是同時(shí)凝固的，從而可有效地避免在液態(tài)充型時(shí)產(chǎn)生縮孔縮松；而液態(tài)充型時(shí)，澆口先凝固而阻止補(bǔ)縮通道。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果吻合，半固態(tài)流變成形件的質(zhì)量優(yōu)于液態(tài)成形件的質(zhì)量。

圖4 壓鑄件充型凝固過程

清華大學(xué)的楊杰［24］采用數(shù)值模擬技術(shù)研究不同工藝參數(shù)下壓室（如圖5所示）內(nèi)金屬液的流動形態(tài)，對低速工藝進(jìn)行優(yōu)化。針對壓射過程沖頭的運(yùn)動特征，引入了移動速度、壓力邊界條件，開發(fā)了壓室壓射過程三維數(shù)值模擬程序。結(jié)合慢壓射臨界速度理論，模擬了不同料口封閉速度、加速度和慢壓射速度下壓室內(nèi)金屬液波形的發(fā)展。得到合適工藝參數(shù)：當(dāng)實(shí)際壓室直徑為100mm，充滿度為50%時(shí)，料口封閉速度、加速度和慢壓射速度分別為0.42m/s、5m/s2和0.57 m/s時(shí)，壓室內(nèi)金屬液流動狀態(tài)良好，不會發(fā)生卷氣。

圖5 壓室充型過程

上海交通大學(xué)的許明生［25］對一種薄壁復(fù)雜鋁壓鑄零件Imoega Base（一種移動硬盤底座）（如圖6所示）新產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)行探究，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐提出兩種澆排系統(tǒng)，應(yīng)用Pro/ENGINEER和Procast軟件對其進(jìn)行壓鑄過程的充型數(shù)值模擬，兩種法案的模擬結(jié)果和實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符。在模擬中可以直觀找出最優(yōu)的澆排系統(tǒng)模具的設(shè)計(jì)，從而改進(jìn)傳統(tǒng)的開發(fā)流程，達(dá)到縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，降低新產(chǎn)品開發(fā)成本。

圖6 硬盤壓鑄件充型過程

清華大學(xué)的李帥君和熊守美［26］采用一種液—?dú)鈨上囫詈夏Ｐ蛯鸿T件充型過程中的卷氣（如圖7所示）現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬。并專門設(shè)計(jì)了針對性的壓鑄高速水模擬實(shí)驗(yàn)，采用液—?dú)鈨上囫詈夏Ｐ鸵约皞鹘y(tǒng)的單相流模型分別進(jìn)行了相同條件的數(shù)值模擬，通過比較發(fā)現(xiàn)兩相耦合模型在模擬卷氣方面比單相更加精確，最終得到的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。

圖7 壓鑄件充型過程

河北工業(yè)大學(xué)的薛躍騰［27］用Flow 3D對A356半固態(tài)漿料在壓鑄機(jī)壓室內(nèi)慢壓射階段的流動行為（如圖8所示）進(jìn)行數(shù)值模擬，分析發(fā)生卷氣與壓室充滿度和慢壓射速度的關(guān)系。得到：在不同壓室充滿度和不同壓鑄速度下，均存在卷氣可能，但數(shù)量和傾向不同。邊界層的影響。通過模擬確定壓鑄件的最優(yōu)工藝參數(shù)。

圖8 壓室慢壓射充型過程

圖9 金屬盤壓鑄件充型過程

Tsung-Hsien Han［30］對熔融金屬的流動規(guī)律以及預(yù)測壓射時(shí)冷室壓鑄機(jī)壓射管的液氣界面的形狀進(jìn)行模擬。在臨界速度38 cm/s下，活塞和套筒之間的距離是直徑5 cm，長度30cm，填充比例是50%。

挪威的 Cato D·rum［31］等，通過 MAGMAsoft對AlSi9MgMn的高壓薄壁壓鑄件（如圖10所示）進(jìn)行數(shù)值模擬。通過模擬得到空氣/氣體的接觸時(shí)間是鑄件產(chǎn)生缺陷的一個(gè)重要因素，并且得到隨機(jī)斷裂參數(shù)可以預(yù)測鑄件的力學(xué)性能。

圖10 薄壁壓鑄件充型過程

4 壓鑄數(shù)值模擬的發(fā)展趨勢

鑄件充型凝固過程的數(shù)值模擬已經(jīng)在工程上獲得了廣泛地應(yīng)用。據(jù)美國鑄造聯(lián)合會統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量10倍，提高25%的材料利用率，降低成本30%，提高設(shè)備利用率45%，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和試制周期45%。當(dāng)今國內(nèi)外，在鑄件充型凝固過程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬以及缺陷的預(yù)測等方面都得到了很大的進(jìn)展，尤其是在實(shí)用化方面。數(shù)值模擬的發(fā)展方向正向高效率、高仿真和高功能的多尺度多學(xué)科的模擬方向發(fā)展。

數(shù)值模擬具體的發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面：

1）數(shù)值模擬的尺度由宏觀向微觀轉(zhuǎn)變。宏觀數(shù)值模擬已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。微觀數(shù)值模擬的尺度包括了納米級、微米級以及毫米級，涉及到結(jié)晶生核長大、樹枝晶與柱狀晶轉(zhuǎn)變到金屬基體控制等各個(gè)方面。鑄造充型凝固數(shù)值模擬已由原來對流場、溫度場和力學(xué)場進(jìn)行宏觀數(shù)值模擬，從而預(yù)測缺陷的尺寸和形狀進(jìn)入到現(xiàn)在的以預(yù)測性能、結(jié)構(gòu)和組織為目的的微觀尺度數(shù)值模擬階段。研究對象也涉及到了微觀上的相變、偏析、擴(kuò)散、氣體析出、結(jié)晶等。

2）考慮多物理場和多尺度數(shù)值模擬的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。數(shù)值模擬已經(jīng)不單單是對單一的流場、溫度場、力學(xué)場和組織進(jìn)行模擬，而是進(jìn)行耦合數(shù)值模擬。包括力學(xué)場——組織、流場——溫度場、溫度場——力學(xué)場、流場——組織、溫度場——組織等之間的藕合數(shù)值模擬，以更逼真地模擬復(fù)雜的材料成形加工的過程。此外，為了消除一些危害比較嚴(yán)重的材料加工缺陷，需要建立更加復(fù)雜精確的數(shù)學(xué)物理模型并實(shí)現(xiàn)與上述流場、溫度場和力學(xué)場的耦合。

3）數(shù)值模擬走向網(wǎng)絡(luò)化、并行化、數(shù)字化、敏捷化。鑄造成形加工過程的數(shù)值模擬與虛擬制造、敏捷化工程、并行工程相結(jié)合，成為網(wǎng)絡(luò)化異地設(shè)計(jì)與制造的重要內(nèi)容。另外，數(shù)值模擬技術(shù)為鑄造工業(yè)在新工藝、先進(jìn)制造技術(shù)，甚至在用于鑄件的創(chuàng)新材料設(shè)計(jì)等方面開辟了新途徑［14］。

［1］柳百成，荊濤美.鑄造工程的模擬仿真與質(zhì)量控制［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：37-57；80-81.

［2］K.Anzai，T.Uchaida，K.Kataaoka.Mold Fill－ing Simulation of Plate Die Casting by Quasi Three Dimensional Model［J］.IMONO，1990，62（2）：90-95.

［3］彭曉東，劉江.輕合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用［J］.汽車工藝與材料，1999（3）:1-5.

［4］趙健，張毅.鑄件凝固電子計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬發(fā)展概況［J］.鑄造，1985（5）：1-6.

［5］王君卿.國內(nèi)外鑄造工藝過程計(jì)算數(shù)值模擬技術(shù)和鑄造工藝CAD發(fā)展概況 ［G］//第八屆全國鑄造會議論文集，1992：96-107.

［6］大中逸雄.計(jì)算機(jī)傳熱凝固解析入門—鑄造過程中的應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998：53-123.

［7］C.W.Chen，W.S.Huang.Filling Patten Simu－lation for the Die Design of a Solenoid Die Casting ［J］.Proceeding of the 2nd Asian Foundry Congress，1994：327-337.

［8］Jun Ho HONG，Young-Sim C，Ho-Young H，et al.Comparison study of Volume tracking methods for Multi-phase flow［J］.Proc.of MCSP6-2004 .Taiwan：Kaohsiung，2004.99-106.

［9］荊濤.凝固過程數(shù)值模擬［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2002.

［10］汪小平.壓鑄充型二維流場數(shù)值模擬及工藝參數(shù)輔助設(shè)計(jì)［D］//東南大學(xué)博士學(xué)位論文，1993.

［11］盧宏遠(yuǎn).壓鑄中計(jì)算機(jī)模擬澆口位置對金屬液化充型過程的影響［J］.特種鑄造及有色合金，1994（4）：27-30.

［12］W.S.Zhang，S.M.Xiong，B.C.Liu.Study on a CAD/CAE system of die casting ［J］.Journal of Materials Engineering and Performance，1997，63（3）：707-711.

［13］陳瑤，白雪峰，朱日明，等.鑄造過程力學(xué)場數(shù)值模集成化研究［J］.鑄造，1997（3）：1-5.

［14］熊守美.鑄造過程模擬仿真技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：1-24.

［15］蔣玉明，楊歧.鑄造凝固數(shù)值模擬和鑄造工藝CAD的發(fā)展綜述［J］.成都科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1994（1）：32-39.

［16］孔祥謙，王傳博.有限元法在傳熱中的應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，1981：56-57.

［17］郭寬良.計(jì)算機(jī)傳熱學(xué)［M］.合肥：中國科技大學(xué)出版社，1988：72-74.

［18］李瑞遐.有限元法與邊界元法基礎(chǔ)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990：1-4.

［19］董曉蘭.壓鑄模力學(xué)場數(shù)值模擬及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制模具變形的優(yōu)化計(jì)中的應(yīng)用［D］//西華大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

［20］羅康淳.鋁合金壓鑄件壓力鑄造成形數(shù)值模擬研究［D］//浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

［21］高小榮.AZ91D摩托車發(fā)動機(jī)殼體液態(tài)壓鑄充填過程數(shù)值模擬［D］//哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.

［22］白月龍，徐駿，張志峰.半固態(tài)AZ91D鎂合金漿料的流變壓鑄過程數(shù)值模擬［J］.特種鑄造及有色合金，2009，29（9）：785-788.

［23］胡勇，何柏林，閆洪.基于鎂基復(fù)合材料半固態(tài)壓鑄過程的數(shù)值模擬［J］.中國有色金屬學(xué)報(bào)，2010，20（7）；1260-1266.

［24］楊杰，袁烺，熊守美.基于數(shù)值模擬的壓鑄過程低速工藝優(yōu)化［J］.鑄造，2007，56（10）：1062-1065.

［25］許明生.Imoega Base壓鑄過程數(shù)值模擬［D］//上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.

［26］李帥君，熊守美.壓鑄充型過程中卷氣現(xiàn)象的數(shù)值模擬研究［J］.金屬學(xué)報(bào)，2010，46（5）：554-560.

［27］薛躍騰.A356半固態(tài)金屬漿料的制備及壓鑄工藝的數(shù)值模擬［D］//河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

［28］吳菲，周照耀，曹文炅.鋁合金殼形件壓鑄過程表面缺陷數(shù)值模擬［J］.熱加工工藝，2010，39（11）：82-84.

［29］A.Reikher.Application of One-Dimensional Numerical Simulation to Optimize Process Parameters of a Thin-Wall Casting in High Pressure Die Casting ［J］.Die Casting Engineer，2009，53（3）：38-42.

［30］Tsung-Hsien Han.Numerical Simulation of the Liquid-Gas Interface Shape in the Shot Sleeve of Cold Chamber Die Casting Machine ［J］.Journal of Mate －rials Engineering and Performance，2007，16（5）：521-526.

［31］Cato D·rum，Hans I.Laukli，Odd Sture Hopperstad.Through-process numerical simulations of the structural behaviour of AlSi die-castings ［J］.Com －putationl Materials Science，2009，46：100-111.