冷却速率对Mg-Gd-Y三元镁合金凝固组织影响的相场模拟

结合Mg-Gd-Y体系热、动力学模型,首次考虑冷却速率,建立了Mg-Gd-Y三元镁合金的相场模型。应用该模型模拟了GW103(Mg-1.69mol%Gd-1.32mol%Y)合金在不同冷却速率下的凝固组织微观形貌和成分分布。采用重力铸造法制备GW103合金并对其进行实验表征以验证相场模型。结果表明,GW103合金呈不发达枝晶形貌且一次枝晶臂具六次对称性,二次枝晶臂呈突起状且无更高次枝晶臂。在多晶粒相场模拟中,随着冷却速率的增加GW103微观组织细化,晶粒尺寸减小、一次枝晶臂变细、二次枝晶臂数目减少。较高的冷却速率加剧了Gd和Y在枝晶间的溶质富集现象,令成分分布更不均匀。