二元共晶層片生長的多相場法數(shù)值模擬.pdf

1、西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文二元共晶層片生長的多相場法數(shù)值模擬姓名：朱耀產(chǎn)申請學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：材料加工工程指導(dǎo)教師：楊根倉20070601曲此I：業(yè)入學(xué)[學(xué)博十學(xué)位論文通過模擬階躍變速、線性變速和震蕩變速三種不同的變速生長，發(fā)現(xiàn)界面平均生長速率和界面平均過冷度相對于變速時(shí)刻均具有明顯的滯后性，共晶片層間距調(diào)整受變速方式的影響。在階躍增速時(shí)片層間距的調(diào)整呈突變式分叉細(xì)化，而在階躍減速過程呈漸變式層片的湮沒、合并以及自身相的長大粗化，這兩個(gè)

2、過程所表現(xiàn)出的強(qiáng)烈非對稱性與實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果一致。線性增速過程中，片層間距調(diào)整通過漸變式分叉進(jìn)行，而線性減速過程中，片層間距的調(diào)整通過層片的湮沒以及自身楣的長大進(jìn)行，與階躍減速過程類似。抽拉速率小振幅的震蕩引起共晶層片形成類似于lAD震蕩不穩(wěn)定性形態(tài)，而大振幅的震蕩將引起層片分叉細(xì)化與層片的湮沒及合并粗化過程交替進(jìn)行。3Pb—Sn共晶生長采用耦合cALPHAD的多相場模型和亞規(guī)則溶液模型，模擬了定向凝固條件下實(shí)際Pbsn共晶合金的穩(wěn)態(tài)生長過

3、程。發(fā)現(xiàn)溶質(zhì)sn在固／液界面前沿以及固相內(nèi)均為周期性分布。另一方面，由于體積分?jǐn)?shù)的差異，口相界面前沿溶質(zhì)Sn成分趨于共晶成分晚的路徑較砑目前沿趨近c(diǎn)E的距離長。共晶組織模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分吻合。4模型合金定向凝固的定量模擬利用Folch多相場模型，模擬了模型共晶合金層片從仞始靜態(tài)平界面到穩(wěn)態(tài)彎曲界面的建立過程。發(fā)現(xiàn)界面平均生長速度由初始負(fù)值逐漸收斂于實(shí)際抽拉速率，三相節(jié)點(diǎn)在穩(wěn)態(tài)建立過程中，由初始震蕩，最終收斂于穩(wěn)定位置，同時(shí)接觸角趨于