袁训锋
,
丁雨田
,
郭廷彪
,
胡勇
,
唐向前
中国有色金属学报
基于Wheeler等提出的纯扩散相场模型,建立耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用有限差分法对控制方程进行数值求解,研究Ni-Cu合金凝固过程中单晶粒枝晶和多晶粒枝晶在强制对流作用下的生长行为.结果表明:熔体的流动显著改变凝固前沿的传热和传质,从而改变枝晶的生长行为.在流速为6.43 m/s的垂直强制对流作用下,上游枝晶受过冷熔体冲刷,枝晶尖端溶质浓度和温度低,实际过冷度大,枝晶生长迅速,稳态生长速度比纯扩散时增加28%;热量和溶质在下游富集,下游枝晶尖端溶质浓度和温度高,实际过冷度小,枝晶生长缓慢,稳态生长速度比纯扩散时减小26%.
关键词:
Ni-Cu合金
,
相场法
,
强制对流
,
枝晶生长
,
凝固
,
溶质场
,
温度场
,
流场
Xiaolu YU
,
Fuguo LI
,
Yuanchun REN
材料科学技术（英文）
phase-field method to simulate non-dendritic growth during preparation of Al-4Cu-Mg semi-solid alloy by electromagnetic stirring method (EMS method). Several factors such as the disturbance intensity, anisotropy, the thickness of the interface and the ratio of diffusivity in solid and liquid were considered. It is shown that decreasing the thickness of the interface results in more circular outline of particles, and increasing the diffusivity in solid can reduce degree of microsegregation. The disturbance intensity in the model can be connected with current intensity of stator or magnetic induction density impressed. Simulation results show that the larger the disturbance intensity or magnetic induction density, the more globular morphology the original phase in the matrix.
关键词:
Semi-solid metal
,
微观组织
,
模拟
,
相场法
袁训锋
,
丁雨田
材料导报
采用Tong和Beckermann等提出的耦合流场相场模型对纯镍凝固中多晶粒枝晶的生长过程进行模拟,研究了多晶粒枝晶的生长形貌和温度分布.结果表明,熔体流动显著改变凝固前沿的传热,从而影响枝晶生长.受熔体流动和多晶粒之间相互影响的共同作用,枝晶在4个最优生长方向上的形貌呈现不对称;熔体流动还改变了枝晶的水平最优生长方向,使得水平主枝向上游倾斜;此外,二次枝晶出现径向熔化和轴向熔化等粗化方式.
关键词:
相场法
,
强制对流
,
多晶粒
,
凝固
王智平
,
肖荣振
,
朱昌盛
,
徐建林
,
王延露
稀有金属材料与工程
采用相场方法对二元合金的定向凝固进行二维数值模拟,以Ni-Cu合金为例,展示了界面形态的演化过程,研究了相场参数对界面形态的影响.结果表明,随着界面厚度的减小,晶体生长形态由胞晶转变为树枝晶,尖端速度增大,但其稳定性下降;各向异性系数越小,尖端生长速度越小,越易于侧向分支的生长,形成胞状枝晶;热扰动幅值α对界面形态也有重要影响,当a取值适当时,便引发侧向分支,形成胞状枝晶,同时尖端速度也受到影响.
关键词:
相场法
,
定向凝固
,
数值模拟
,
胞状枝晶
黄勇兵
,
王永欣
,
陈铮
稀有金属材料与工程
基于相场法,以第二相颗粒平衡体积分数不同的合金为对象,研究第二相颗粒的沿晶析出、长大及其对基体相晶界的钉扎作用.结果表明,第二相颗粒的平衡体积分数越大,其形核孕育期越短,形核与粗化的速度也越快;然而在第二相颗粒的长大阶段,平衡体积分数较大(15％～25％)时第二相颗粒长大速度较慢,而平衡体积分数较小(10％)时则长大速度较快.随着第二相颗粒平衡体积分数的增大,其对晶界的钉扎作用也逐渐增强,但平衡体积分数增大到一定程度,钉扎作用将趋于稳定.第二相颗粒对晶粒极限尺寸的影响遵循Zener关系.
关键词:
相场法
,
第二相颗粒
,
析出
,
晶粒长大
袁训锋
,
丁雨田
,
胡勇
机械工程材料
基于KKS模型,采用相场和溶质场耦合的方法,对铝-铜二元合金的定向凝固过程进行了模拟.为了简化计算,采用了温度冻结近似;研究了各向异性、界面厚度、界面能等参数对界面形态和微观偏析的影响.结果表明:在各向同性的情况下,晶体生长为浅胞状枝晶生长;当引入各向异性后,随着各向异性系数的增大,晶体生长由浅胞状枝晶向深胞状枝晶转变;随着界面能和界面厚度的增加,胞晶间的凹坑变浅,晶体生长由深胞状枝晶向浅胞状枝晶转变.
关键词:
相场法
,
定向凝固
,
胞状枝晶
,
铝-铜合金
陈万春
,
简来成
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2002.03.010
相场方法已被发掘出用于直接求解含时的自由边界问题-著名的斯特藩方程.该方法作为晶体生长过程中模拟复杂图形成因的计算工具,已呈现出强有力的生命力.目前的研究在于努力发展精巧的计算技术,以便对于晶体生长和金属凝固过程进行理论模拟,而这些技术将有可能广泛地应用于工业流程.相场方法之所以具有吸引力,基于如下事实:在计算机模拟过程中,既可避免对于边界的实时追踪,又不需要反复判别是否满足显式边界条件.在过去的10年中,它已逐步被用于研究晶体生长的基础课题.诸如:热质输运、晶体生长动力学、二维和三维枝晶生长、图形选择、生长形态和显微结构等.本文对相场方法进行评述,同时给出其最新应用结果.
关键词:
相场法
,
晶体生长
,
图像形成
,
斯特藩模型
,
枝晶生长
,
计算机模拟
