CA-LBM模型模拟Al-4.7％Cu固溶体合金成分分布和枝晶形貌

材料热处理学报, 2016, 37(10): 186-191.

CA-LBM模型模拟Al-4.7％Cu固溶体合金成分分布和枝晶形貌

杨莹莹 ^1, , 李日 ^2, , 周靖超 ^3, , 赵朝阳 ^4,

1.河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130

2.河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130

3.河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130

4.河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(2011CB610402) 国家自然科学基金(51475138)

关键词：合金凝固 , CA-LBM模型 , 自然对流 , 枝晶生长 , 溶质富集

Simulation of composition and dendritic morphology of Al-4.7 ％ Cu solid solution alloy with cellulnent distributiar automaton and lattice Boltzmann method

Keywords： alloy solidification , CA-LBM model , natural convection , dendritic growth , solute enrichment

建立了耦合温度场、流场、溶质场的CA-LBM(元胞自动机-格子玻尔兹曼方法)数值模型,并用该模型研究了Al-4.7％ Cu固溶体合金的凝固过程.模拟结果验证了模型的合理性,再现了合金凝固过程中的枝晶形貌和溶质偏析,并定量研究了自然对流、初始温度对溶质分布和微观组织的影响.研究表明,自然对流对枝晶形貌有明显的影响,使枝晶生长非对称化,即迎流方向的枝晶生长得到促进,顺流方向的枝晶生长受到抑制.初始温度对凝固进程和枝晶形貌影响较大,降低初始温度,枝晶生长加快且产生了二次枝晶,并造成枝晶尖端固液界面处溶质浓度偏高,加重了溶质偏析.

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CA-LBM模型模拟Al-4.7％Cu固溶体合金成分分布和枝晶形貌

Simulation of composition and dendritic morphology of Al-4.7 ％ Cu solid solution alloy with cellulnent distributiar automaton and lattice Boltzmann method

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