付振南
,
许庆彦
,
熊守美
中国有色金属学报
基于枝晶生长的基本传输过程和元胞自动机(Cellular Automaton,简称CA)模型基本原理,建立符合镁合金密排六方结构特点的凝固过程形核、晶体生长的数学模型.模型耦合宏观温度场和微观组织模拟计算,考虑溶质扩散、曲率过冷和各向异性等重要因素的影响,定义界面单元捕获规则,能够模拟枝晶生长的形态.应用本模型对单个等轴晶生长、等轴晶多晶粒生长及定向凝固中的柱状晶生长进行模拟并与实验结果进行对比,模拟结果与实验结果吻合较好,验证了模型的正确性.
关键词:
镁合金
,
密排六方结构
,
微观组织模拟
,
元胞自动机方法
,
枝晶形貌
韩清超
,
宋晓艳
,
李凌梅
,
刘雪梅
,
张久兴
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.04.021
基于纳米晶热力学特性表征函数,将纳米晶热力学性质对晶界迁移的影响引入Cellular Automaton算法,对纳米晶粒长大行为进行了定量化和可视化的仿真研究.模拟结果表明,纳米晶粒长大的动力学与传统粗晶材料不同,在恒温条件下,纳米晶粒的长大指数n不是常数(传统粗晶材料的晶粒长大指数n=2为常数),随纳米晶粒长大过程的进行,n值从1.70至6.59发生变化.作为纳米晶粒长大的驱动力,纳米晶界的过剩自由能与纳米晶粒尺寸的变化直接相关.由于纳米晶材料强烈的小尺寸效应,纳米晶组织的热力学性质较大地影响纳米晶界的结构和能量状态,从而影响纳米晶粒长大的动力学特征.因此,只有结合纳米晶热力学特性的仿真研究才能获得对纳米晶粒长大行为本质性的认识.
关键词:
金属纳米晶
,
纳米晶粒长大
,
元胞自动机方法
,
热力学
霍亮
,
韩志强
,
柳百成
金属学报
提出了一种基于两套网格的元胞自动机(CA)模型,用来模拟铸造镁合金凝固过程的枝晶形貌演化.模型中采用的两套网格,一套为四边形正交网格,用来求解溶质扩散方程;另一套为正六边形网格,用来进行CA方法的计算,以反映镁合金枝晶形貌的六重对称特征.模型中,枝晶尖端生长驱动力由界面平衡溶质浓度和求解扩散方程得出的界面实际溶质浓度的差值决定.应用该模型计算了AZ91D镁合金自由凝同条件下的单个等轴晶生长和定向凝固条件下的柱状枝晶生长以及Mg-10Gd-2Y-O.5Zr(质量分数,%)镁合金多晶粒等轴晶生长.将模拟结果与浇铸AZ91D镁合金的块状试件和Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的阶梯试件进行了对比.
关键词:
镁合金
,
枝晶形貌
,
数值模拟
,
元胞自动机方法
,
六边形网格
韩清超
,
宋晓艳
,
李凌梅
,
刘雪梅
金属学报
基于纳米晶热力学特性表征函数, 将纳米晶热力学性质对晶界迁移的影响引入Cellular Automaton算法, 对纳米晶粒长大行为进行了定量化和可视化的仿真研究. 模拟结果表明, 纳米晶粒长大的动力学与传统粗晶材料不同, 在恒温条件下, 纳米晶粒的长大指数n不是常数(传统粗晶材料的晶粒长大指数n=2为常数), 随纳米晶粒长大过程的进行, n值从1.70至6.59发生变化. 作为纳米晶粒长大的驱动力, 纳米晶界的过剩自由能与纳米晶粒尺寸的变化直接相关. 由于纳米晶材料强烈的小尺寸效应, 纳米晶组织的热力学性质较大地影响纳米晶界的结构和能量状态, 从而影响纳米晶粒长大的动力学特征.因此, 只有结合纳米晶热力学特性的仿真研究才能获得对纳米晶粒长大行为本质性的认识.
关键词:
金属纳米晶
,
nanograin growth
,
Cellular Automaton simulation
