曹海峰
,
沈厚发
,
柳百成
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2005.06.006
基于二元系凝固过程热溶质的传输行为,建立了描述A偏析形成及演化的数学模型,给出了固相分数与温度场及浓度场的耦合关系.先用已有的实验结果验证了模型的正确性,然后模拟计算了Pb-Sn合金侧向凝固过程A偏析的形成及演化过程,并研究了浮力数对A偏析形成位置及偏析程度的影响.结果表明,在糊状区中双扩散对流引起的密度变化,导致局部流动,形成偏析通道;为了维持偏析通道中局部液体的流动,枝晶间的液体通过糊状区从液相区得到补充.在相同的凝固条件下,浮力数越小,A偏析的形成时间愈迟,偏析的程度也越小.
关键词:
材料科学基础学科
,
凝固
,
A偏析
,
双扩散对流
,
浮力数
曹海峰
,
沈厚发
,
柳百成
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2005.09.004
建立了二元系凝固过程通道偏析形成的数学模型,给出了描述焓与温度及固相分数耦合关系的表达式.在实验验证的基础上,对亚共晶与过共晶成分的NH4Cl-H2O侧向凝固通道偏析的形成位置与生长方向进行了数值模拟研究.模拟计算结果表明,偏析通道起源于糊状区,偏析通道中的富集溶质从糊状区流向液相区.为了维持偏析通道中的液体流动,枝晶间液体可通过糊状区从液相区得到补充.糊状区中富集溶质的流动方向取决于析出溶质的密度.NH4Cl-70%H2O侧向凝固时,析出的溶质密度较小,偏析通道倾斜向上生长,在糊状区上部形成A偏析.NH4Cl-90%H2O侧向凝固时,析出的溶质密度较大,在糊状区下部偏析通道倾斜向下生长.
关键词:
凝固
,
通道偏析
,
数值模拟
,
双扩散对流
,
局部流动
石科峰
,
刘捷
,
卢文强
工程热物理学报
针对多组元化合物晶体的Bridgman生长过程,通过对液相区流场和浓度场的数值模拟,研究生长过程中容器内部双扩散对流与组分分布的情况.首先对比了三段场和梯度场炉壁温度设计情况下液相区的流体双扩散对流以及组分分布情况.在此基础上,针对梯度场炉壁温度条件,分析了不同参数的影响.结果表明:在溶质格拉晓夫数较大时,它的增大能够明显地削弱液相区的流体流动,从而使得界面附近的组分分布也产生变化;此外,拉晶速度的增大也能够使得液相区的双扩散对流受到抑制.
关键词:
Bridgman法
,
多组元化合物晶体
,
双扩散对流
石科峰
,
卢文强
工程热物理学报
本文采用有限单元法求解涡量、流函数、能量和组分控制方程,数值模拟了在温度梯度和浓度梯度正交情况下竖直环形容器内的双扩散对流结构.通过改变浮升力比N=GrS/GrT和Le数的大小,分析了溶质浮升力方向及其大小和Le数对容器内双扩散对流的影响.结果表明:当溶质浮升力改变时,壁面处的流体流动状况、边界层厚度、Nu数和Sh数都发生了变化;随着Le数的增大,竖直壁面处Nu数逐渐降低而水平壁面处的Sh数逐渐增大.
关键词:
边界层
,
双扩散对流
,
有限单元法
