陈志
,
陈长乐
,
郝丽梅
功能材料
基于相场方法对纯物质的凝固过程进行了二维数值模拟.以氙为例,展示了界面形貌的演化过程,研究了相场参数对枝晶界面形貌的影响.结果表明,随着过冷度值的增加,晶核由一圆核逐渐发展为发达的枝晶,相应的枝晶稳态尖端速度明显加快;随着耦合系数的增大,晶核由一圆核发展为细长的枝晶,枝晶的稳态尖端速度呈单调递增趋势,界面的稳定性逐渐变差.
关键词:
相场方法
,
氙
,
枝晶生长
,
尖端速度
,
各向异性
,
过冷度
郝丽梅
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.06.001
基于相场方法对包含多晶粒的非等温合金凝固过程进行了二维数值模拟.以Ni-Cu合金为例,展示了多核晶粒形貌的生长过程,研究了流速、各向异性和过冷度、晶核个数等参数对多枝晶生长形貌的影响.结果表明:随着模拟时间的增加,各晶核由独立生长演化为竞争生长;引入强制流动后,枝晶上游臂的生长得到促进,下游臂的生长受到抑制,垂直臂逐渐向迎流方向倾斜生长;随着流速的增大,多枝晶的非对称性增强,垂直臂在迎流一侧逐渐长出二次枝晶,而逆流侧保持光滑.随着各向异性值和过冷度的增大,各枝晶形貌大小均增大.
关键词:
相场方法
,
多晶粒
,
非等温合金
,
各向异性
,
过冷度
许庆彦
,
柳百成
稀有金属材料与工程
数值模拟技术与计算机技术的迅速发展,使凝固过程的数值模拟正在由宏观向微观转变.微观模拟不仅可以得到材料的凝固组织,而且还能为宏观模拟提供准确的潜热释放信息.对宏观和微观现象的完整耦合可以使我们对铸造凝固过程作出更加准确的模拟预测.针对目前微观组织模拟的研究现状,介绍了几种主要的模拟研究方法,如确定性模拟方法、随机性模拟方法和相场方法等,阐述了其主要特征和模拟微观组织时存在的优缺点,并给出了各种模拟方法的计算实例.由于凝固组织数值模拟的复杂性,对其进行深入的研究是必要的,也是未来计算材料科学的重要发展方向.最后对微观模拟中现存的问题及发展方向作了分析.
关键词:
宏观模拟
,
微观模拟
,
凝固组织
,
确定性模拟
,
随机性模拟
,
相场方法
梁晋洁
,
陈长乐
,
刘静
材料导报
阐述了相场方法是凝固过程中对流效应数值模拟的有效方法,分别介绍了考虑强迫对流、剪流、自然对流的相场模型,综述了相场方法在对流领域研究中的应用情况,指出了该研究领域目前存在的问题及今后的发展方向.
关键词:
强迫对流
,
剪流
,
自然对流
,
相场方法
张光跃
,
荆涛
,
柳百成
中国有色金属学报
采用相场方法对枝晶的生长形貌进行了模拟计算,数学模型中包含了相场控制方程、溶质守恒方程以及能量守恒方程,其中枝晶的形貌由相场变量控制.模拟结果与实验结果基本吻合,同时由于相场方法更符合枝晶生长的物理机制,因而相场的模拟结果比CA模拟结果更接近实验结果.
关键词:
相场方法
,
凝固过程
,
数值模拟
,
微观组织
朱昌盛
,
王智平
,
荆涛
,
柳百成
材料导报
液态金属的对流和枝晶生长的相互作用在凝固模型中是非常重要的,因为铸造和焊接过程常伴随有自然或强迫对流.综述了耦合对流时相场的数学模型、数值计算方法以及在凝固微观组织模拟中的应用和进展,指出了该领域目前面临的问题和未来发展趋势.
关键词:
相场方法
,
对流
,
微观组织
,
数值模拟
朱昌盛
,
王智平
,
荆涛
,
柳百成
稀有金属材料与工程
利用耦合温度场与溶质场的相场模型对Al-Cu二元合金非等温凝固时枝晶生长过程进行了模拟.研究了人为变化的不同热扩散系数对枝晶生长行为的影响.计算结果表明:随着热扩散系数的减小,潜热释放对熔体内原有温度场的影响也减小,熔体内过冷度能够更好地保持;而枝晶尖端生长速度将增大,枝晶呈现出更发达的侧向分支;同时,溶质偏析程度也越小.将计算模拟结果和实验结果进行了比较,两者吻合良好.
关键词:
相场方法
,
非等温凝固
,
微观组织
,
数值模拟
赵彦
,
张洪宇
,
韦华
,
郑启
,
金涛
,
孙晓峰
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00164
利用相场法研究了第二相颗粒体积分数对多晶体系晶粒粗化标度律的影响.结果表明:随着第二相颗粒体积分数增加,晶粒生长阻力增大,晶粒平均半径Ra随时间t的演化关系偏离t=ARam+B非线性关系,且动力学指数m随第二相颗粒体积分数增加而增大.在晶粒粗化阶段,无论第二相颗粒是否存在,及第二相颗粒体积分数的大小,系统均满足标度律.随着第二相颗粒体积分数增加,系统结构因子曲线的峰值逐渐降低,且当波矢k值增大到某一值后,系统结构因子曲线基本重合；随着第二相颗粒体积分数增加,系统标度函数峰值降低,峰宽变宽.在较大的k值情况下,同一k值对应的标度函数值随第二相颗粒体积分数的增加而增大.由结构因子和标度函数可知,第二相颗粒体积分数增加,晶粒间的相互作用减弱,晶粒粗化过程中的尺寸均匀性将更好.
关键词:
相场方法
,
粗化动力学
,
结构函数
,
标度律
张玉妥
,
庞维诚
金属学报
采用相场模型模拟了纯物质过程的等轴枝晶演化, 并针对各向异性模数为４的金属镍进行了二维数值模拟, 计算了正方形区域过冷熔液中的等轴枝昌基相场方程中采用３均匀网格的一般显示有限差分方法求解, 通过数值计算显示了等轴枝晶的形态.
关键词:
相场方法
,
null
,
null
张玉妥
,
李殿中
,
庞维诚
,
李依依
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2002.05.017
采用相场模型,计算了纯镍的过冷熔液在凝固过程中的枝晶生长.在相场方程中,采用均匀网格的一般显示有限差分方法求解,通过数值模拟显示了枝晶的形貌,包括一次臂、二次臂,以及在枝晶生长过程中出现的"缩颈"现象.
关键词:
相场方法
,
枝晶生长
,
数值模拟
