鑄造鎂合金微觀組織數(shù)值模擬.pdf

1、建立了一個(gè)模擬凝固鎂合金(AZ91)微觀組織形成的隨機(jī)性模型，基于有限元法進(jìn)行宏觀熱傳導(dǎo)計(jì)算，并采用改進(jìn)的元胞自動(dòng)機(jī)法進(jìn)行微觀范圍的形核、晶體生長(zhǎng)和溶質(zhì)擴(kuò)散計(jì)算。在計(jì)算模型中忽略固相中的溶質(zhì)擴(kuò)散作用和液體中的對(duì)流現(xiàn)象，將熔體中的液相視為完全混合。這種改進(jìn)的元胞自動(dòng)機(jī)模型考慮了溶質(zhì)再分配和生長(zhǎng)各向異性的作用，因此能夠獲得比傳統(tǒng)的元胞自動(dòng)機(jī)模型更好的計(jì)算結(jié)果。 本文中的元胞自動(dòng)機(jī)模型綜合考慮了凝固過(guò)程中的形核與枝晶生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，使非均

2、質(zhì)形核發(fā)生在預(yù)先設(shè)定的鑄型型壁和鑄件上的微觀形核胞元上，且具有任意的晶向。此外，為忽略連續(xù)形核過(guò)程中由于采用確定性胞元鄰位配置對(duì)微觀組織形貌產(chǎn)生的影響，本文應(yīng)用了一種新的概率性鄰位配置。根據(jù)枝晶生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)使用KGT模型計(jì)算枝晶尖端生長(zhǎng)速度與熔體中當(dāng)前過(guò)冷度間的關(guān)系。在每個(gè)時(shí)間步內(nèi)，將正在生長(zhǎng)的微觀胞元所釋放的結(jié)晶潛熱反饋回包含這些胞元的有限單元中，為進(jìn)行下一步宏觀溫度場(chǎng)的計(jì)算做準(zhǔn)備。 本文中所建立的CA-FEM模型能夠用來(lái)計(jì)算凝