首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 296 毫秒
1.
二元合金等温凝固过程的相场模型   总被引:19,自引:0,他引:19       下载免费PDF全文
基于Ginzberg-Landau理论,发展了一个与WBM模型和KKS模型一致的新相场模型.并利用该相场模型与溶质场耦合计算,以Al-65%Cu合金为例模拟了不同过冷度条件下,二元合金凝固过程的等轴枝晶生长过程.研究过冷度对二元合金等温凝固过程的等轴枝晶生长以及溶质场分布的影响.结果表明:随着过冷度的增大,枝晶的二次枝晶更加发达,浓度Peclet数和枝晶尖端的生长速率增大,而枝晶尖端的曲率半径减小,枝晶前沿的溶质富集现象也更严重;另外,计算结果与Ivantsov理论符合较好. 关键词: 相场法 枝晶生长 溶质场 Ivantsov理论  相似文献   

2.
在二元合金相场模型的研究基础上,建立了耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用Simple算法求解质量和动量守恒方程,用交替隐式有限差分法求解温度控制方程,模拟了流场作用下二元合金等温和非等温凝固过程中枝晶的生长过程,研究了流场对枝晶生长形貌、溶质场和温度场分布情况的影响,将流场作用下二元合金等温和非等温凝固枝晶生长过程进行比较,分析了由于凝固潜热的释放对流场作用下凝固枝晶生长的影响. 关键词: 相场法 对流 非等温凝固 枝晶生长  相似文献   

3.
相场法模拟多元合金过冷熔体中的枝晶生长   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
在二元合金相场模型研究的基础上,进行扩展获得了多元合金相场模型.以Al-Si-Mg三元合金为例,采用该相场模型实现了逼真地模拟多元合金凝固过程的等轴枝晶生长,得到了二次或更高次晶臂生长等复杂的枝晶形貌.随着第三组元Mg含量的减少,枝晶的二次枝晶越发达,枝晶中溶质的偏析越严重,枝晶尖端的生长速率和半径越大,与丁二腈-丙酮体系中枝晶尖端生长速率、半径随溶质浓度变化关系的理论计算和实验结果相符合.另外,枝晶初生晶臂中心的溶质浓度最低,在被二次晶臂包围的界面区域的溶质浓度最高;固液界面区域具有较大的浓度梯度,其中枝晶尖端前沿的梯度最大. 关键词: 相场法 多元合金 凝固过程 枝晶生长  相似文献   

4.
利用相场模型与溶质场、温度场进行耦合计算,以Ni-40.83%Cu合金为例模拟了二元合金枝晶生长过程.系统研究相场模型中相场和温度场耦合强度对枝晶形貌和浓度分布的影响.模拟结果表明:随着耦合强度的增加,相场受温度场的影响加大,界面前沿变得不稳,扰动被放大,主枝上出现了二次枝晶.同时,枝晶尖端的生长速率增大,而枝晶尖端的曲率半径减小,枝晶前沿的溶质富集现象也更严重;另外,计算结果与Ivantsov理论符合较好. 关键词: 相场法 NiCu合金 枝晶生长 Ivantsov理论  相似文献   

5.
李路远  阮莹  魏炳波 《物理学报》2018,67(14):146101-146101
采用落管方法实现了液态三元Fe-Cr-Ni合金的深过冷与快速凝固,合金液滴的冷却速率和过冷度均随液滴直径的减小而迅速增大.两种成分合金近平衡凝固组织均为粗大板条状α相.在快速凝固过程中,不同直径Fe_(81.4)Cr_(13.9)Ni_(4.7)合金液滴凝固组织均为板条状α相,其固态相变特征很明显,随着过冷度增大,初生δ相由具有发达主干的粗大枝晶转变为等轴晶.Fe_(81.4)Cr_(4.7)Ni_(13.9)合金液滴凝固组织由α相晶粒组成,随着过冷度增大,初生γ相由具有发达主干的粗大枝晶转变为等轴晶,其枝晶主干长度和二次分枝间距均显著下降,晶粒内溶质的相对偏析度也明显减小,溶质Ni的相对偏析度始终大于溶质Cr.理论计算表明,与γ相相比,δ相枝晶生长速度更大.在实验获得的过冷度范围内,两种Fe-Cr-Ni合金枝晶生长过程均由热扩散控制.  相似文献   

6.
Lifei Du 《哲学杂志》2013,93(36):4157-4170
A phase-field model coupling with velocity field is employed to study the effect of boundary heat flux on the microstructure formation of a Ni-40.8%Cu alloy with liquid flow during the solidification, and an anti-trapping current is introduced to suppress the solute trapping due to the larger interface width used in simulations than a real solidifying material. The effect of the flow field coupling with boundary heat extractions on the microstructure formation as well as distributions of concentration and temperature fields are analyzed and discussed. The forced liquid flow can significantly affect the heat and solute diffusions, thus influencing morphology formation, concentration and temperature distributions during the solidification. The solute segregation and concentration diffusion are changed by boundary heat extractions, and the morphology, concentration and temperature distributions are significantly influenced by increasing the heat extraction, which relatively makes the effect of liquid flow constrained. By increasing the initial velocity of liquid flow, the lopsided rate of the primary dendrite arm is enlarged and the growth manner of dendrite arms gets changed, and the transition of the microstructure from dendrite to cellular moves to the large heat extraction direction. Therefore, there exists the competition between the heat flux, temperature gradient and forced liquid flow that finally determines the microstructure formation during directional solidification.  相似文献   

7.
李强  郭巧懿  李荣德 《中国物理》2006,15(4):778-791
The dendrite growth and solute microsegregation of Fe-C binary alloy are simulated during solidification process by using cellular automaton method. In the model the solid fraction is deduced from the relationship among the temperature, solute concentration and curvature of the solid/liquid interface unit, which can be expressed as a quadric equation, instead of assuming the interface position and calculating the solid fraction from the interface velocity. Then by using this model a dendrite with 0 and 45 degree of preferential growth direction are simulated respectively. Furthermore, a solidification microstructure and solute microsegregation are simulated by this method. Finally, different Gibbs-Thomson coefficient and liquid solute diffusing coefficient are adopted to investigate their influences on the morphology of dendrite.  相似文献   

8.
魏绍楼  黄陆军  常健  杨尚京  耿林 《物理学报》2016,65(9):96101-096101
采用电磁悬浮和自由落体两种试验技术研究了液态Ti-25 wt.%Al合金的亚稳过冷能力、晶体形核机制和枝晶生长过程. 试验发现, 即使电磁悬浮无容器状态下仍难以消除润湿角θ ≥60°的异质晶核, 合金熔体过冷度可达210 K (0.11TL). β-Ti相形核的热力学驱动力随过冷度近似以线性方式增大, 其枝晶生长速度高达11.2 m/s, 从而在慢速冷却条件下实现了快速凝固. 理论计算表明, 随着过冷度的逐步增大, β相枝晶生长从溶质扩散控制转变为热扩散控制. 当过冷度超过100 K时, 非平衡溶质截留效应可使合金熔体发生无偏析凝固. 然而, 单靠深过冷状态不足以抑制β相的后续固态相变. 对于落管中快速凝固的直径77-1048 μm合金液滴, 其冷却速率最高达1.05×105 K/s, 深过冷与快速冷却的耦合作用能更有效地调控凝固组织形成过程.  相似文献   

9.
等温凝固多晶粒生长相场法模拟   总被引:9,自引:0,他引:9       下载免费PDF全文
路阳  王帆  朱昌盛  王智平 《物理学报》2006,55(2):780-785
采用Kim模型,利用耦合溶质场的相场模型对Al-2-mole-Cu合金等温凝固过程中多晶粒相互影响下枝晶的生长过程进行数值模拟,为了提高计算效率,采用差分去实现宏微观场之间的耦合.研究了不同过冷度对多晶粒枝晶形貌和溶质分布的影响,结果表明:成分过冷对枝晶生长速度和溶质分配有着重大的影响,溶质元素Cu在固液界面前沿重新分布,结果导致实际热过冷减小,进而影响枝晶的生长和溶质向外层的扩散,致使相互接触的枝晶产生萎缩而其余没有受到抑制的枝晶生长方向产生择优现象. 关键词: 相场法 模拟 择优生长 等温凝固 二元合金  相似文献   

10.
石玉峰  许庆彦  柳百成 《物理学报》2012,61(10):108101-108101
在二元合金元胞自动机模型的基础上,通过耦合多元合金热力学相平衡求解器PanEngine, 建立了三元合金改进的元胞自动机模型,可模拟初生相枝晶的生长过程. 模型考虑了曲率过冷和成分过冷对界面平衡溶质成分的影响,通过不同组元的无量纲溶质过饱和度方程和界面溶质守恒方程之间的耦合来求解界面生长速率,并通过PanEngine计算界面处的液相线温度. 采用本模型模拟了Al-7%Si-xMg三元合金自由枝晶的生长形态, 结果表明Mg含量的增加会抑制枝晶一次臂的生长和二次臂的产生.同时模拟了不同抽拉速度下 Al-7%Si-0.5%Mg合金柱状枝晶的竞争生长过程,随着抽拉速度的增大,柱状枝晶一次枝晶臂间距逐渐减小, 与Hunt理论模型符合较好.  相似文献   

11.
Bulk samples and small droplets of liquid Fe-10%Sb alloys are undercooled up to 429 K (0.24TL) and 568 K (0.32TL), respectively, with glass fluxing and free fall techniques. The high undercooling does not change the phase constitution, and only the αFe solid solution is found in the rapidly solidified alloy. The experimental results show that when the undercooling is below 296 K, the growth velocity of αFe dendrite rises exponentially with the increase of undercooling and reaches a maximum value 1.38 m/s. S...  相似文献   

12.
沙莎  王伟丽  吴宇昊  魏炳波 《物理学报》2018,67(4):46402-046402
采用电磁悬浮和自由落体两种实验技术对二元Co-50%Mo过共晶合金中初生Co_7Mo_6金属间化合物的生长机理和维氏硬度进行了系统研究.电磁悬浮实验中,合金熔体获得的最大过冷度为203 K(0.12T_L),初生Co_7Mo_6枝晶生长速度与过冷度之间呈现幂函数关系.随着过冷度的增大,初生枝晶中Co元素含量单调递增,枝晶尺寸明显减小,并且其维氏硬度逐渐升高.在自由落体状态下,随着液滴直径的减小,合金熔体的过冷度和冷却速率均增大.当液滴直径减小到392μm以下时,初生Co_7Mo_6枝晶从小平面向非小平面形态进行转变.实验发现,深过冷条件下Co_7Mo_6化合物发生了显著的溶质截留效应,其维氏硬度与Co元素分布和形貌特征密切相关.  相似文献   

13.
二元合金多晶粒的枝晶生长的等温相场模型   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
冯力  王智平  路阳  朱昌盛 《物理学报》2008,57(2):1084-1090
基于Ginzburg-Landau理论和单晶粒的枝晶生长模型,发展了一个单相场控制的多个晶粒的枝晶生长模型. 采用相场和溶质场耦合的方法,以Al-2%Cu合金为例模拟了二元合金等温凝固过程中多个晶粒的生长过程. 结果表明,这个模型的计算结果展现了多个晶粒枝晶的竞争生长,能较真实的再现凝固过程中的枝晶的生长过程. 关键词: 相场法 多晶粒 等温凝固 二元合金  相似文献   

14.
二元合金多晶粒的枝晶生长的等温相场模型   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
冯力  王智平  路阳  朱昌盛 《中国物理 B》2008,17(2):1084-1090
基于Ginzburg-Landau理论和单晶粒的枝晶生长模型,发展了一个单相场控制的多个晶粒的枝晶生长模型. 采用相场和溶质场耦合的方法,以Al-2%Cu合金为例模拟了二元合金等温凝固过程中多个晶粒的生长过程. 结果表明,这个模型的计算结果展现了多个晶粒枝晶的竞争生长,能较真实的再现凝固过程中的枝晶的生长过程.  相似文献   

15.
吴孟武  熊守美 《物理学报》2011,60(5):58103-058103
基于元胞自动机方法,建立了二元规则共晶生长的数值模拟模型.该模型耦合宏观温度场,考虑了溶质扩散、成分过冷以及曲率过冷等重要因素,实现了二元规则共晶的稳态层片生长.以共晶模型合金为对象,研究了定向凝固条件下不同过冷度、初始层片间距、温度梯度及凝固速率对共晶两相生长形貌及层片间距的影响,再现了两相在溶质扩散及界面能的相互作用下通过形核、分岔、湮没及合并等机理实现共晶层片间距的调整.模拟得到的结果与Jackson-Hunt模型及前人实验结果规律一致.将模型扩展到三维系统,验证了二元规则共晶生长三维模拟的可行性. 关键词: 规则共晶 生长形貌 层片间距 CA方法  相似文献   

16.
石玉峰  许庆彦  柳百成 《物理学报》2011,60(12):126101-126101
合金凝固过程中存在于枝晶尖端液相区的强制对流和自然对流均能改变溶质扩散层厚度,从而会对枝晶形貌产生较大影响.在元胞自动机模型基础上,耦合液体流动方程、热传导方程和溶质对流扩散方程,建立了新的计算微观组织演化的数值模型,并利用该模型研究了强制对流和自然对流对枝晶生长的影响.三维数值模拟结果再现了强制对流作用下等轴枝晶的生长过程,揭示了强制对流对枝晶生长速率和尖端半径的影响特点.同时利用该模型模拟了NH4Cl-H2O溶液定向凝固过程中自然对流对柱状晶生长的影响,并采用相应的实验进行验证.模拟结果与实验结果符合良好,从而证明该模型是可靠的,可推广到实际合金系中. 关键词: 元胞自动机 对流 4Cl-H2O溶液')" href="#">NH4Cl-H2O溶液 定向凝固  相似文献   

17.
The growth behavior and morphological evolution of dendrites in solidifying Sn–Bi alloy under electric currents [e.g., direct current (DC) and electric current pulse (ECP)] are in situ studied using synchrotron radiation X-ray imaging technique. The suppression of dendrite growth, floating and rotation of dendrites, refinement and remelting of dendrites are investigated by analyzing a series of animated images captured during the experiments. The modification mechanisms of dendrite morphology by electric fields are discussed based on the in situ and real-time observations. When DC is imposed on the samples, the growth of dendrites is significantly suppressed due to the effect of Joule heat, and a small dendrite freely flows up and rotates due to the common effect of natural convection. When ECP is imposed in the whole solidification process, the outset of solidification is delayed by Joule heat. And due to the accumulation of undercooling, dendrites suddenly nucleate, grow and finally become fine primary dendrite arm spacing. When ECP is imposed during the crystal growth stage only, the dendrites are remelted at first and then reappear along the original growing trajectories, showing the hereditary feature.  相似文献   

18.
张云鹏  林鑫  魏雷  彭东剑  王猛  黄卫东 《物理学报》2013,62(17):178105-178105
采用元胞自动机 (cellular automaton, CA) 模型研究了界面能各向异性对二维定向凝固枝晶生长的影响. 模拟结果显示当晶体的择优生长方向与热流方向一致时, 随着界面能各向异性强度的增大, 凝固组织形态由弱界面能各向异性时的海藻晶转变为强界面能各向异性时的树枝晶. 同时, 界面能各向异性强度会影响稳态枝晶尖端状态的选择, 界面能各向异性越强, 定向凝固稳态枝晶尖端半径越小, 尖端界面前沿的液相浓度和过冷度越小. 稳态枝晶生长的尖端状态选择参数与界面能各向异性强度也存在标度律的指数关系, 而枝晶一次间距则受界面能各向异性强度影响较弱. 当晶体的择优生长方向与热流方向呈-40°夹角时随着界面能各向异性强度的增大, 凝固组织形态由海藻晶逐渐转变为退化枝晶, 后又逐渐转变为倾斜枝晶. 关键词: 元胞自动机 枝晶 界面能各向异性  相似文献   

19.
The rapid dendritic growth of primary Ni3Sn phase in undercooled Ni-30.9%Sn-5%Ge alloy is investigated by using the glass fluxing technique. The dendritic growth velocity of Ni3Sn compound is measured as a function of undercooling, and a velocity of 2.47m/s is achieved at the maximum undercooling of 251 K (0.17TL). The addition of the Ge element reduces its growth velocity as compared with the binary Ni75Sn25 alloy. During rapid solidification, the Ni3Sn compound behaves like a normal solid solution and it displays a morphological transition of "coarse dendrite-equiaxed grain-vermicular structure" with the increase of undereooling. Significant solute trapping of Ge atoms occurs in the whole undercooling range.  相似文献   

20.
The solute redistribution and phase separation of liquid ternary Co-35%Cu-32.5%Pb immiscible alloy have been investigated using glass fluxing method. A bulk undercooling of 125 K was achieved and the macrosegregation pattern was characterized by a top Co-rich zone and a bottom Cu-rich zone. The average solute contents of the two separated zones decreased with the increase of undercooling, except for the solute Pb in Cu-rich zone. With the enhancement of undercooling, a morphological transition from dendrites into equaxied grains occurred to the primary α(Co) phase in Co-rich zone. The solute redistribution of Cu in primary α(Co) phase was found to depend upon both the undercooling and composition of Co-rich zone. Stokes migration is shown to be the main dynamic mechanism of droplet movement during liquid phase separation.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号