于靖
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许庆彦
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崔锴
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柳百成
金属学报
基于热传输、溶质传输等基本传输过程及晶粒生长物理过程，建立了单相合金凝固过程微观组织及枝晶形貌演化的三维数学模型，并提出了新的生长模型和新的单元捕获规则，新规则在三维立方有限差分单元的基础上保证了晶粒在各个随机的优先生长方向生长时的枝晶连续性，并较好的在三维立方网格中体现出了晶粒形貌。此外，模型中考虑了成分过冷、曲率过冷和晶粒随机各向异性生长等重要因素。数值模拟结果表明，所建数学模型能够合理描述晶粒沿任意角度生长的过程，温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理。多晶核定向生长模拟结果表明，多晶核定向竞争生长达到稳定状态时，枝晶间的一次枝晶臂间距与初始形核数目无关。本文所建立的模型和晶粒捕获规则适用于进一步定向凝固微观组织演化的研究。
关键词:
微观组织
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numerical simulation
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single phase alloy
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dendrite alloy
梁作俭
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许庆彦
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李嘉荣
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袁海龙
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刘世忠
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柳百成
金属学报
基于晶粒形核和生长物理过程及热质基本传输过程,
建立了单相合金凝固过程微观组织和微观偏析形成及枝晶形貌演化的三维数学模型, 模型中考虑了成分过冷、曲率过冷和各向异性等重要因素. 数值模拟结果表明, 所建数学模型能够合理反映质点形核、晶粒生长和柱状---等轴晶转变物
理过程, 温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理. 自由枝晶生长过程的模拟结果表明, 各向异性强度对枝晶生长和最终组织形貌具有重要影响: 强各向异性趋于得到分支发达的树型结构, 内部组织为取向平行排列规则的二次枝晶臂簇; 而弱各向异性趋于得到表面凹凸不平的近似正八面体结构. 模拟结果还证实枝晶内部存在小的孤立熔池, 这有助于揭
示微观组织中出现点偏析和微观缩松的根本原因.
关键词:
微观组织
,
numerical simulation
,
single phase alloy
