采用多相场法研究三维层片共晶生长的厚度效应

采用Kim,Kim,Suzuki和Ode提出的KKSO多相场模型,研究了固定层片间距不同层片厚度条件下三维过共晶层片生长形态的演化行为.研究表明,层片厚度对层片生长过程有较大影响.当层片厚度较小时,厚度效应较弱,类似于二维生长.随着层片厚度的增加,厚度效应逐渐增强并开始产生厚度方向的振荡失稳,造成层片取向的偏转.层片厚度的进一步增加,使层片宽度方向和层片厚度方向的振荡交替出现.当层片厚度大于层片宽度时,厚度效应逐渐强于宽度效应,最终宽度方向的振荡被抑制,仅在厚度方向形成类似于二维的1λ振荡. 关键词： 数值模拟 多相场 三维层片生长 层片厚度     

三维多相场数值模拟共晶CBr4-C2Cl6合金在不同抽拉速度下的形态选择

利用KKSO多相场模型对定向凝固共晶CBr₄-C₂Cl₆合金的三维恒速及变速生长过程进行了研究,再现了不同抽拉速度下共晶形态演化及选择过程,建立了形态选择图,研究了变速过程的界面平均生长速度及界面平均过冷度的变化.结果表明,变速前后的形态选择与恒速下的形态选择一致;变速过程的形态演变、界面平均生长速度和界面平均过冷度的变化均产生滞后效应;界面平均生长速度和界面平均过冷度之间的关系与理论结果符合较好. 关键词： 多相场模型 共晶生长 抽拉速度     

Investigation on stability of directionally solidified CBr4-C2Cl6 lamellar eutectic by using multiphase field simulation

With the multiphase field method, the stability of lamellar basic state is investigated during the directional solidification of eutectic alloy CBr4-C2Cl6. A great number of lamellar patterns observed in experiments are simulated, and a stability diagram for lamellar pattern selections is presented. The simulated growth behaviours of these patterns are found to be qualitatively consistent with Karma et al＇s numerical calculations and experimental results. The formation of the primary instability is attributed to the destabilization of solute boundary layer.     

三维多相场数值模拟共晶CBr4-C2Cl6合金在不同抽拉速度下的形态选择

利用KKSO多相场模型对定向凝固共晶CBr4-C2Cl6合金的三维恒速及变速生长过程进行了研究,再现了不同抽拉速度下共晶形态演化及选择过程,建立了形态选择图,研究了变速过程的界面平均生长速度及界面平均过冷度的变化.结果表明,变速前后的形态选择与恒速下的形态选择一致;变速过程的形态演变、界面平均生长速度和界面平均过冷度的变化均产生滞后效应;界面平均生长速度和界面平均过冷度之间的关系与理论结果符合较好.     

共晶形态层—棒转变的多相场法研究

利用KKSO多相场模型研究了不同抽拉速度及不同液相溶质扩散系数条件下共晶形态层—棒状转变过程. 模拟结果表明：在抽拉速度较低时,层片共晶首先发生合并现象,然后继续以层片形态生长;增大抽拉速度,发生层片合并后共晶形态由层片向棒状转变;进一步增大抽拉速度,层片不发生合并,仅以初始层片间距进行稳态层片生长. 溶质扩散系数条件的改变同样会导致共晶形态发生层—棒状转变,结果还表明层—棒转变仅在一定参数范围内发生. 模拟结果与实验研究定性符合. 关键词： 层—棒转变 多相场 数值模拟     

三种变速条件下共晶生长的多相场法模拟

利用多相场模型模拟了共晶合金CBr₄-C₂Cl₆定向凝固变速生长过程，研究了阶跃变速、线性变速以及震荡变速三种变速条件下共晶片层间距的调整以及形态的变化.结果表明：在变速生长过程中，界面平均生长速率与平均过冷度随抽拉速率的变化均产生滞后效应；阶跃增速时，片层间距的调整通过突变分岔形式进行，而阶跃减速时，通过片层的逐步湮没与合并以及自身相的长大方式进行，两个过程表现出强烈的非对称性；线性增速过程，片层间距的调整通过逐步分岔进行，而线性减速过程 关键词： 多相场 共晶 变速生长 片层间距