石玉峰
,
许庆彦
,
龚铭
,
柳百成
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00642
建立了一种改进的元胞自动机模型(MCA),通过考虑成分过冷、曲率过冷、择优取向系数、温度梯度和抽拉速度等因素,模拟了不同温度梯度方向,不同择优取向及不同抽拉速度对柱状晶形态的影响.模拟结果较好地刻画了温度梯度和生长方向夹角的变化对一次枝晶臂间距的影响,不同择优生长取向的柱状晶竞争生长过程以及柱状晶尖端分叉机制.为了验证模型的可靠性,使用NH4Cl-H2O透明合金进行了定向凝固实验,实验结果和模拟结果吻合较好.
关键词:
元胞自动机
,
NH4C1-H2O透明合金
,
定向凝固
,
数值模拟
石玉峰
,
许庆彦
,
柳百成
稀有金属材料与工程
建立了一种改进的元胞自动机模型来模拟熔体对流条件下的二元合金三维枝晶的生长.模型中考虑了界面能各向异性和溶质扩散对固/液界面推移的影响,在同一套网格中耦合求解质量传输和液相流动方程,从而可以模拟溶质扩散和熔体对流之间的相互作用.使用该模型模拟了一定过冷度条件下,强制对流对A1-7％Si(质量分数,下同)合金三维枝晶生长形貌的影响.模拟结果表明,熔体强制对流导致迎流侧尖端溶质富集层减薄,枝晶生长出现了迎流生长现象.将模拟得到的溶质过饱和度与Oseen-Ivantsov解析解进行对比,当流速较大时两者吻合较好.同时模拟了三维和二维强制对流作用下枝晶生长形貌的演化,由于三维条件下对流使得熔体能够绕过垂直于对流方向的一次枝晶臂主干将溶质带到背流侧,而二维条件下只能绕过垂直方向一次臂的尖端,因此三维MCA模型能更准确地反映强制对流对枝晶生长的影响.
关键词:
改进的元胞自动机
,
强制对流
,
三维枝晶生长
石玉峰
,
许庆彦
,
柳百成
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00457
本文在已有的二元初生相元胞自动机(CA)方法的基础上,针对二元共晶凝固过程提出了改进的元胞自动机(MCA)模型.该模型考虑成分过冷和曲率过冷对界面形态的影响,通过界面溶质浓度守恒来获得共晶α相和β相生长速率,模拟了层片的湮灭、分叉与稳态生长.为了验证模型的可靠性,对常见的CBr4-C2Cl6共晶透明合金进行了模拟,研究了抽拉速率对共晶层片间距大小的影响,模拟结果与文献中的实验结果吻合良好；同时模拟了共晶层片间距调整过程的形貌演化以及层片振荡不稳定性现象.本文将MCA模型扩展到三维定向凝固过程中,研究了共晶形态的层-棒状转变机制.
关键词:
改进的元胞自动机
,
共晶层片稳定性
,
振荡不稳定性
,
层-棒状转变
