有无重力作用下Al-Bi偏晶合金凝固过程的模拟研究

功能材料, 2010, 41(9): 1536-1539.

有无重力作用下Al-Bi偏晶合金凝固过程的模拟研究

康智强 ^1, , 王恩刚 ^2, , 张林 ^3, , 李贵茂 ^4, , 左小伟 ^5, , 赫冀成 ^6,

1.东北大学,材料电磁过程研究教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004

2.东北大学,材料电磁过程研究教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004

3.东北大学,材料电磁过程研究教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004

4.东北大学,材料电磁过程研究教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004

5.东北大学,材料电磁过程研究教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004

6.东北大学,材料电磁过程研究教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004

基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2007AA03Z519) 高等学校博士学科点专项科研基金(20070145062) 国家自然科学基金(50574027;50901019) 高等学校学科创新引智计划资助项目(B07015)

关键词： Al-Bi难混溶合金 , 凝固 , 模拟 , 显微组织演化 , 宏观偏析

Simulation study on the solidification process of Al-Bi monotectic alloys under non-gravity and gravity conditions

基于二元Al-Bi偏晶合金难混溶区间凝固过程的液-液相分解及分离机制,采用欧拉法求解该合金显微组织演化的数学模型.该模型考虑了实际凝固过程中导致第二相宏观偏析的诸多复杂因素,包括形核、扩散长大、Stokes运动、Marangoni运动及重力沉降的影响.模拟结果表明,无重力条件下Marangoni力驱动L2相小液滴向中心高温区迁移,而重力条件下却呈现轴对称环流运动形式;随着冷却过程的进行,L2相在重力作用下发生沉降聚积,铸件底部L2相体积分数和液滴直径增加显著;与重力条件相比,无重力条件更有利于晶核的形成.

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