张玉妥李东辉王承志李依依
材料研究学报
采用相场法模拟了Fe--0.5%C合金等温凝固过程中单个枝晶和多个枝晶的生长, 研究了过冷度、各向异性、界面厚度、晶体取向以及扰动对枝晶形貌的影响, 获得了具有二次分枝的枝晶形貌, 再现了枝晶生长过程及枝晶臂之间的竞争生长. 模拟结果表明: 凝固过程中存在溶质富集和枝晶偏析, 枝晶主干溶质浓度最低, 枝晶臂之间的液相浓度最高. 随着过冷度的增大, 枝晶生长加快且分枝发达; 界面厚度直接影响枝晶的生长速度; 各向异性影响枝晶的形态; 晶体取向与坐标轴方向一致时枝晶优先生长；扰动的加入导致枝晶分枝的形成.
关键词:
材料科学基础学科
,
dendritic growth
,
phase field method
,
Fe–C alloy
,
supercooling
李喜
,
任忠鸣
,
孙延辉
,
王俊
,
余建波
,
任维丽
金属学报
强磁场可明显影响Al-4.5%Cu(质量分数)合金定向凝固组织.在温度梯度GT=38 K/cm, 生长速率较低(R=5 μm/s)时, 10 T强磁场使液-固界面处的树枝晶变得不规则,低于共晶温度以下的固相区定向枝晶组织消失, 组织细化;在生长速率R=50 μm/s时, 10 T强磁场使得枝晶沿与凝固方向成一定角度定向排列, X射线衍射表明<111>方向转向磁场方向; 在生长速率较高(R=100 μm/s)的情况下, 10 T强磁场使得枝晶粗化, 一次枝晶间距增大. 从热电磁流体理论和磁晶的各向异性角度分析了上述现象.
关键词:
Al-4.5%Cu合金
,
dendritic growth
,
Al-4.5Cu wt.％
李斌
,
许庆彦
,
柳百成
金属学报
对有外加SiC颗粒（SiCp）时的Al-7.0%Si（质量分数）合金熔体凝固过程中球状颗粒与枝晶间相互作用以及包含颗粒分布的微观组织形成过程进行了模拟研究，在热、溶质守恒的基础上考虑了溶质再分布、界面曲率以及各向异性的影响，分别对颗粒、固相、液相以及固/液界面进行处理，建立了单个及多个颗粒与枝晶相互作用的数值模型，预测了单个颗粒与凝固界面之间的吞并/推移现象，并研究了颗粒附近枝晶生长的溶质、速度场分布以及界面形状，再现了多颗粒与多枝晶相互作用直至最终偏聚到枝晶间的过程。模拟结果表明，颗粒被推移时颗粒与界面的相互作用是一个非稳态的过程，但是在凝固速率较低的条件下可以按照稳态推移的模式进行处理。模拟得到的颗粒分布及微观组织与实验结果吻合较好。
关键词:
颗粒推移
,
dendritic growth
,
microstructure
Z.H. Zou
,
X.M. Yu
,
B.S. Zhang
,
Y. Qi
,
null
,
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,
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金属学报(英文版)
A reactive co-deposition processing for obtaining high-quality single-phase Bi2Sr2Cax-1CuxOy (Bi2212) thin films has been investigated using molecular beam epitaxy (MBE) with 2.7 × 10-3Pa ozone gas introduction for oxidation. The thin films with a constant composition of almost 2 : 2 : 1 : 2 were designed to be fabricated at the substrate temperature between 675 and 780℃, the substrate temperature dependence of the surface morphology and the emergence phases were investigated in detail. A noticeable result is that the distribution of Cu element in the thin films is sensitively changed with the substrate temperature. At 750℃ it is inclined to locate in the periphery of each grain through the diffusion process. At 780℃ the Cu-compositional fluctuation brought around the dendritic crystal growth in the thin films. Below 705℃, the Bi2212 single-phase cannot be achieved in the thin films.
关键词:
Bi2212 (Bi2Sr2Cax-1CuxOy) single-phase
,
null
N. Wang and B. Wei (Laboratory of Materials Science in Space
,
Northwestern Polytechnical University
,
Xi'an 710072
,
China)(Laboratory of Materials Science in Space
,
Northwestern Polytechnical University
,
Xi'an 710072
,
China)
金属学报(英文版)
The Ag-50wt%Cu hypereutectic alloy was solidified in a 3m drop tube. It is .revealed that with the decrease of droplet size, the strnctural morphology transformed from the dendrites with long trunk and thin short secondary arms to fine dendritic structures.The calculations based on LKT dendritic growth model indicate that dendritic growth is dominantly controlled by solute diffusion within the whole undcreooling regime.However, the influence of thermal diffusion-controlled growth becomes stronger above a critical undercooling about 268K. The refinement of dendritic structure is caused by large amounts of nuclei within droplet. Moreover, it is estimated that when droplet diameter is smaller than 300μm, the undercooling and growth velocity are fanger than 268K and 290mm/s respectively, while the solute impping effect may occur. Compared with Ag-15wt%Cu hypoeutectic alloy, there is no evident feature of dendritic-toequiaxed transition for Ag-50wt%Cu hypereutectic alloy, which is consistent with the calculation results of dendritic breakap time.Keuwords: Ag-Cu alloy; rapid solidification; undercooling; dendritic growth
关键词:
Ag-Cu alloy
,
null
,
null
,
null
于雪莲
,
曹传堂
,
曹传宝
,
朱鹤孙
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.03.012
应用软模板法成功制备了半导体硫化铅树枝状纳米结构.此反应是在非离子表面活性剂Triton X-100存在下进行的,具有条件温和,操作简单等优点.对反应过程中硫化铅各向异性生长的影响因素进行系统的阐述,通过简单地控制反应时间及表面活性剂的加入量就可得到纳米棒、纳米分枝结构以及立方结构.考虑到形貌对半导体性能有重要影响,这一实验结果的取得应具有很高的实际应用价值.
关键词:
分支生长
,
半导体
,
纳米结构
,
软模板
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
尧军平
,
李翔光
,
龙文元
,
张磊
稀有金属材料与工程
基于KKS模型,耦合温度场、浓度场、流场和取向场,建立适合hcp晶系镁合金的相场模型,研究强迫对流下镁合金单晶粒和多晶粒生长过程.结果表明:在v=0.02 m/s的水平强迫对流作用下,晶粒上游侧3个方向的一次枝晶臂生长速度明显快于下游侧3个方向的一次枝晶臂,同一时刻上游方向一次枝晶臂最长,上游侧与水平方向成60°夹角的两枝晶臂次之,下游侧与水平方向成60°夹角的两枝晶臂较短,下游方向枝晶臂最短.多晶粒生长时,晶粒间相互影响,不同晶粒的枝晶臂相互碰撞并彼此抑制,最终形成不对称枝晶形貌.将模拟结果与实验结果进行对比表明,镁合金连续形核下多晶粒枝晶形态的模拟结果与实验结果十分相似,从而验证了本文中相场模型的正确性.
关键词:
KKS相场模型
,
镁合金
,
强迫对流
,
枝晶生长
,
晶粒取向
朱鸣芳
,
陈
,
晋
,
孙国雄
,
洪俊杓
金属学报
对朱、洪已发展的一种微观尺度cellular automaton(CA)模型做了进一步改进.
在改进的模型中用二元合金的Gibbs-Thomson方程建立固/液界面的平衡关系.
考虑了动力学和表面能各向异性对枝晶择优生长方向的影响. 应用改进的模型
模拟了不同择优取向的单枝晶在过冷熔体中的自由生长、定向凝固过程中柱状
晶的竞争生长以及等轴晶的演变过程. 模拟结果表明, 改进后的模型成功地模
拟出各种不同择优取向的单枝晶和多枝晶的生长形貌.
关键词:
枝晶生长
,
modeling
张敏
,
汪强
,
徐蔼彦
,
邢奎
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150117
利用元胞自动机和有限差分（ CA－FD）法，采用宏－微观两种尺度，将宏观温度场与微观枝晶生长过程耦合在一起，再现了Fe－0．06％C二元合金焊接熔池的凝固过程．同时，探讨了边界散热速率对焊接熔池中枝晶生长形貌及晶粒尺寸的影响；分析了形核基底数与枝晶生长间的关系；并用实验对模拟结果进行了验证．结果表明，在熔池凝固过程中，温度梯度沿散热边界向绝热边界方向不断减小，等温线弧度不断增大；熔池散热边界附近的液相中溶质浓度远远高于绝热边附近和模拟区域中心的液相溶质浓度；模拟区域内的温度梯度随着边界散热速率的增大而升高．此外，随着形核基底的增加，柱状晶数量基本不变；而等轴晶数量不断增多，分布范围逐渐扩大，但尺寸有所减小．模拟结果反映了焊接熔池的凝固过程，并与实验结果吻合，为实际焊接工艺的选取提供了一定的参考．
关键词:
焊接冶金
,
数值模拟
,
焊接熔池
,
宏-微观模型
,
微观组织
,
枝晶生长
