张敏
,
徐蔼彦
,
汪强
,
李露露
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.06.002
改进了模拟枝晶生长常用的二维元胞自动机和有限差分(CA-FD)模型,新模型引入扰动函数来控制二、三次枝晶的生长;在枝晶生长过程中,将溶质浓度明确地分为液相溶质浓度和固相溶质浓度两部分;并在溶质再分配与扩散过程中采用八邻位差分以减少网格形状导致溶质扩散的各向异性。模拟了Al-4%Cu二元合金过冷熔体中,单个和多个等轴晶沿不同择优方向生长及单方向和多方向柱状树枝晶竞争生长过程中的枝晶形貌、液相溶质浓度和固相溶质浓度分布情况。模拟结果表明:扰动的引入能够促使枝晶产生分支,并控制二、三次枝晶的生长速率;液/固相溶质计算模型能够准确地模拟出枝晶生长过程中液/固相溶质分布;此外改进后的模型实现了枝晶沿任意方向的竞争生长。
关键词:
数值模拟
,
元胞自动机法
,
枝晶形貌
,
溶质浓度
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
张敏
,
徐蔼彦
,
汪强
,
李露露
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.06.002
改进了模拟枝晶生长常用的二维元胞自动机和有限差分(CA-FD)模型,新模型引入扰动函数来控制二、三次枝晶的生长;在枝晶生长过程中,将溶质浓度明确地分为液相溶质浓度和固相溶质浓度两部分;并在溶质再分配与扩散过程中采用八邻位差分以减少网格形状导致溶质扩散的各向异性.模拟了Al-4％Cu二元合金过冷熔体中,单个和多个等轴晶沿不同择优方向生长及单方向和多方向柱状树枝晶竞争生长过程中的枝晶形貌、液相溶质浓度和固相溶质浓度分布情况.模拟结果表明:扰动的引入能够促使枝晶产生分支,并控制二、三次枝晶的生长速率;液/固相溶质计算模型能够准确地模拟出枝晶生长过程中液/固相溶质分布;此外改进后的模型实现了枝晶沿任意方向的竞争生长.
关键词:
数值模拟
,
元胞自动机法
,
枝晶形貌
,
溶质浓度
