相场法模拟凝固微观组织演化研究进展

相场法是凝固组织模拟中最有潜力的方法之一,近年来已成为凝固领域研究的热点.本文论述了相场法模拟凝固微观组织的原理,并分别介绍了无流动和流动条件下相场法模拟自由枝晶、定向凝固界面及小平面枝晶在国内外的研究进展,指出了进一步的研究方向.     

定向凝固微观组织相场法模拟进展

凝固过程中固液界面形态对凝固组织有着决定性作用,针对微观组织数值模拟研究,相场法可以很好地展示凝固过程固液界面形态的演变.在调研和查阅了大量资料的基础上,着重介绍了相场法数值模拟的基本原理及其在定向凝固的微观组织模拟国内外研究概况;最后,分析了相场模型的不足并指出了该领域研究中亟需解决的问题及其发展方向.     

相场法凝固组织模拟的研究进展

阐述了相场法是一种用于模拟凝固微观组织的有效方法 ,是目前国内外的研究热点 ;论述了相场法模拟凝固微观组织的原理和国内外的研究现状 ,并指出进一步研究的方向。     

定向凝固微观组织的相场法模拟研究进展

定向凝固过程中的界面形态对凝固组织有着决定性作用，相场法可以很好地展示凝固过程界面形态的演化。阐述了二元合金定向凝固相场方法数值模拟的基本原理及国内外研究现状，以Ni-Cu二元合金为例，采用相场法模拟了定向凝固过程中界面形态的演化，并指出该领域目前所面临的问题及进一步的研究方向。     

多元多相合金凝固微观组织相场法模拟研究进展

相场法是目前微观组织数值模拟领域中最具优势的研究方法,其在凝固微观组织数值模拟方面取得了许多重要研究进展.本文主要综述了近年来多元多相合金凝固微观组织相场法模拟在国内外的研究进展情况,在阐述了多相场模型分类与发展的基础上,对多元合金、多相合金及多元多相合金凝固微观组织相场法模拟的研究进展进行了详细分析,并指出了本研究领域存在的问题及未来的发展方向.     

金属凝固及晶粒熟化相场法模拟研究进展

相场法是运用数值模拟的方式研究凝固、相变、金属间化合物等实际问题的方法,在凝固、晶粒熟化、相变的模拟方面取得了重要研究进展。本文对国内外近年来比较具有重大意义的相场法模拟研究进展进行概括,先从科研工作者们使用和借鉴的经典模型开始,再从枝晶凝固、多晶熟化、合金凝固这三个方面详细阐述相场法模拟在21世纪以来的最新研究成果,最后对相场法模拟存在的问题和未来可能发展和改进的方向进行了讨论。     

Al-Cu合金等温凝固的相场法模拟

采用相场与浓度场耦合的相场法对Al-Cu二元合金等温凝固中的枝晶长大过程进行了一维数值模拟。在模拟中，研究了搅动及不同的过冷度对枝晶生长形貌的影响，并对相场和浓度场作了对比和分析。在数值计算过程中，利用薄的界面限制条件获得了相关的相场参数，计算采用均匀网格一般显式有限差分法。计算结果显示出与实践经验相一致的各种凝固特征。     

相场模型及其在凝固组织模拟中的研究进展

相场法作为一种模拟凝固微观组织的有效方法,是目前研究的热点.对相场模型的基本原理、数值计算方法以及在凝固组织模拟中的研究进展进行了综述,提出了相场模型在微观组织模拟中存在的主要问题以及今后的发展方向.     

相场法在铸件凝固微观组织模拟中的研究

用凝固过程数值模拟技术预测铸件的晶粒组织,进而预测铸件力学性能已成为国内外铸造领域的研究热点;简叙微观模拟的3种数值方法,其中相场法是一种三维微观组织模拟方法;论述了相场法模拟凝固微观组织的原理及其与外部场的耦合;指出其研究方向.     

基于元胞自动机法模拟凝固过程微观组织的研究进展

元胞自动机法是一种模拟金属凝固过程微观组织的有效方法,是目前的研究热点,具有广阔的应用前景。对比了元胞自动机法与通常所用相场法的区别,综述了近年来用元胞自动机法模拟合金凝固微观组织的国内外研究现状,分析了当前急待解决的主要问题,并指出了今后的发展方向。     

相场模拟对流影响凝固组织形成的研究进展

相场法是模拟对流影响凝固组织形成的有效方法,本文介绍了在纯扩散相场模型中引入对流的两种方法:“粘度函数”引入法和“变化界面应力”引入法以及所建立的耦合对流的相场模型,概述了相场法在模拟凝固组织形成中的对流效应的应用和进展,指出了该领域目前面临的问题和未来发展趋势.     

Modeling of microstructure changes in Fe−Cr−Co magnetic alloy using the phase-field method

During the last decade, the phase-field method has emerged in many fields if materials science as a powerful tool to simulate and predict complex microstructure development. In this study, the microstructure changes during thermomagnetic treatment and step aging of the Fe−Cr−Co magnetic alloy are modeled using phase-field methods. Using phase-field simulation, the model reasonably represented microstructural changes in the Fe−Cr−Co system quantitatively. In particular, it is shown that gradual step aging is important to obtain the lamellar microstructure that provides excellent permanent magnetic properties. Modeling of microstructure development with the framework of the phase-field method is shown to be a very effective strategy to predict and analyze complex microstructure formation. This paper was presented at the International Symposium on User Aspects of Phase Diagrams, Materials Solutions and Exposition, Columbus, Ohio, 18–20 October, 2004.     

Phase-field model study of the crystal morphological evolution of hcp metals

An expression for anisotropic interfacial energy of hexagonal close-packed metals has been formulated which is able to reproduce published data obtained using the modified embedded-atom method, covering the variation in interface energy as a function of orientation for a number of metals. The coefficients associated with the expression can be determined fully by measured or calculated interfacial energies of just three independent crystal planes. Three-dimensional phase-field model simulations using this representation of interfacial energy have been found to yield convincing crystal morphologies. The apparent rate of crystal growth as a function of orientation in the phase-field simulation agrees with predictions made by surface energy theory.     

相场法模拟中计算方法研究概述

介绍了国内外相场法模拟中使用的几种主要计算方法,评述了各种计算方法的各自的特点及局限性,展望了相场法模拟中计算技术的发展方向.     

合金微结构的微观相场法模拟

基于相场法理论,详细介绍了二元及三元合金体系的微观相场法动力学模型。指出了在微结构模拟研究方面,微观相场动力学模型具有的独特优越性:该模型可基于原子层面研究合金的沉淀机制;获得清晰、直观的原子显微形貌;描绘出合金的有序化、成分簇聚等过程,并能清晰地模拟出三元合金中原子的替代规律。同时,阐述了相场法在二元、三元合金微结构模拟研究中的应用和发展。     

合金微结构的微观相场法模拟

摘 基于相场法理论，详细介绍了二元及三元合金体系的微观相场法动力学模型。指出了在微结构模拟研究方面，微观相场动力学模型具有的独特优越性：该模型可基于原子层面研究合金的沉淀机制：获得清晰、直观的原子显微形貌；描绘出合金的有序化、成分簇聚等过程，并能清晰地模拟出三元合金中原子的替代规律。同时，阐述了相场法在二元、三元合金微结构模拟研究中的应用和发展。     

合金定向凝固相场模型数值模拟的发展

综述了相场模型在模拟合金定向凝固过程中的应用。将合金定向凝固中的两个重要参数(生长速度和温度梯度)从理论角度计算得到的数值应用在模拟过程中,把模拟结果与理论结果进行对比得到结论,同时在模拟过程中采用温度冻结近似以简化计算。     

合金凝固过程再辉现象的数值模拟

本文采用二元合金的等温相场模型,在假定温度在计算区域空间上保持一致的情况下耦合计算热平衡方程,以Al4.5%Cu合金为例模拟了在不同冷却速率下二元合金凝固过程的枝晶生长过程及其再辉现象.结果表明:利用相场模型可以逼真地模拟二元合金过冷熔体中的枝晶生长过程,与试验得到的枝晶形貌吻合较好;凝固潜热和冷却速率显著影响枝晶的生长行为,再现其凝固过程的再辉现象,模拟的结果与经典枝晶生长理论相吻合.