流場(chǎng)下枝晶生長(zhǎng)過(guò)程的元胞自動(dòng)機(jī)法模擬.pdf

1、金屬凝固過(guò)程中，流體流動(dòng)強(qiáng)烈地改變了熔體中濃度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布，進(jìn)而影響微觀形核、生長(zhǎng)過(guò)程，從而對(duì)金屬的組織和性能產(chǎn)生重要的影響。為了更好地闡明流動(dòng)對(duì)枝晶生長(zhǎng)過(guò)程的作用規(guī)律，本文開發(fā)了元胞自動(dòng)機(jī)(CA)模型，模型中將流場(chǎng)下枝晶尖端生長(zhǎng)模型與可描述流場(chǎng)下非對(duì)稱枝晶生長(zhǎng)輪廓的偏心生長(zhǎng)模型相結(jié)合，模擬了Al-Si二元合金在流場(chǎng)下的枝晶生長(zhǎng)規(guī)律。研究表明，流場(chǎng)下枝晶尖端生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型體現(xiàn)了枝晶在流場(chǎng)中逆流生長(zhǎng)最快的機(jī)制。
　　 采用CA

2、模型對(duì)固定在熔體壁面上的多晶生長(zhǎng)形貌進(jìn)行了模擬。分析表明，增大流動(dòng)強(qiáng)度、減小形核密度和過(guò)冷度，能促進(jìn)枝晶偏向于逆流方向生長(zhǎng)，進(jìn)而增大了枝晶生長(zhǎng)方向與形核壁面垂直方向的夾角（偏斜角）。其中，流動(dòng)強(qiáng)度、形核密度、過(guò)冷度為影響流場(chǎng)下枝晶生長(zhǎng)的內(nèi)在因素，在本研究的參數(shù)取值范圍內(nèi)，流動(dòng)強(qiáng)度為主控參數(shù)。由模擬得到的枝晶生長(zhǎng)偏斜角與流動(dòng)速度、凝固速率的關(guān)系符合Okano實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的結(jié)果。
　　 在以上工作的基礎(chǔ)上，開發(fā)出流場(chǎng)中游離晶粒的遷移和