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李强 《特种铸造及有色合金》2005,25(12):724-726
利用传统的元胞自动机方法摸拟了基于溶质扩散控制界面生长机制的枝晶演变和显微偏析。模拟结果显示这种方法可以显示出枝晶形貌和显微偏析,同时可以再现凝固过程中的再辉现象。在模拟的过程中发现模拟的枝晶尖端半径与理论计算的枝晶尖端半径符合较好,但模拟结果也显示出一些波动,通过分析发现导致波动的原因是元胞自动机方法的规则将连续的枝晶生长模型割裂成离散跳跃的生长方式,因此不可避免地产生模拟结果波动。 相似文献
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对有外加SiC颗粒(SiCp)的Al-7.0%Si(质量分数)合金熔体凝固过程中球状颗粒与枝晶间相互作用,以及包含颗粒分布的微观组织形成过程进行了模拟研究.在热、溶质守恒的基础上考虑了溶质再分布、界面曲率以及各向异性的影响,并分别对颗粒、固相、液相以及固/液界面进行处理.建立了单个及多个颗粒与枝晶相互作用的数值模型,预测了单个颗粒与凝固界面之间的吞并/推移现象,并研究了颗粒附近枝晶生长的溶质浓度场、速度场以及界面形状,再现了多颗粒与多枝晶相互作用直至最终偏聚到枝晶间的过程.模拟结果表明:颗粒被推移时颗粒与界面的相互作用是一个非稳态的过程,但是在凝固速率较低的条件下可以按照稳态推移的模式进行处理.模拟得到的颗粒分布及微观组织与实验结果吻合较好. 相似文献
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研究并针对Cellular Automaton凝固组织模拟方法模型的物理本质、数值计算方法以及在凝固微观组织模拟中的应用进行了探索.并利用CellularAutomaton凝固组织模拟方法,求解了Al-4.5%Cu等轴晶枝晶生长. 相似文献
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枝晶生长的三维元胞自动机模拟 总被引:1,自引:0,他引:1
通过将元胞自动机和有限差分方法相耦合,建立了立方体系金属和合金枝晶生长的三维模型.应用该模型,模拟了Al-Cu合金过冷熔体中自由枝晶的生长和定向凝固条件下Al-Cu合金凝固组织演变过程.模拟结果清楚展现了过冷熔体中自由枝晶的生长过程和定向凝固过程中枝晶的形成与淹没,与理论预测和实验结果相吻合,表明所发展的模型能够较准确... 相似文献
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不同择优生长取向角枝晶生长的数值模拟 总被引:1,自引:0,他引:1
通过耦合溶质扩散方程,并考虑成分过冷和曲率过冷对界面平衡溶质成分的影响,建立改进的元胞自动机模型来模拟溶质扩散控制的立方晶系合金的枝晶生长过程。模型在计算固液界面生长速率时考虑立方晶系枝晶择优生长取向100的影响,同时采用斜中心差分格式对界面生长速率方程进行离散,从而能够模拟择优生长取向与坐标轴成不同夹角的枝晶生长形貌演变。为验证模型的可靠性,模拟NH4Cl-H2O系透明合金单个等轴枝晶以及不同择优生长取向角的多个等轴枝晶和柱状枝晶的形貌演化,模拟结果与实验结果吻合较好。 相似文献
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建立了基于元胞自动机(CA)和热力学相平衡计算引擎(PanEngine)的二维耦合模型, 并应用于铝 基四元合金枝晶组织和微观偏析的数值模拟. 在该耦合模型中, 采用CA方法模拟枝晶组织的演变. 以固/液界面的平衡液相线温度和实际温度的差值作为枝晶生长的驱动力, 同时考虑了固/液界面曲率的Gibbs-Thomson效应. 通过求解溶质传输方程获得固/液界面处三种溶质的液相成分, 耦合PanEngine获得固/液界面处的平衡液相线温度及三种溶质的平衡固相成分. 为提高计算效率, 采用预制数据表格的优化策略将CA与PanEngine进行耦合. 将Al-4.5Cu-0.5Mg-1Si(质量分数, %)四元合金凝固时的固相分数随温度的变化以及固相分数和固相成分分布关系的模拟结果与Scheil模型和平衡凝固模型的预测结果进行了对比, 结果表明, 该模型不仅可应用于模拟多元合金中的枝晶生长形貌, 而且能对铝基四元合金系凝固的微观偏 析进行定量预测. 相似文献
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Study of Microsegregation In Al--Cu—Zn Ternary Alloys by Experiment and Scheil Model 总被引:2,自引:0,他引:2
应用相图计算耦合Scheil模型、简单Scheil方程和实验比较研究了Al-Cu-Zn合金单相凝固过程的凝固路径和微观偏析,相图计算耦合Scheil模型的计算结果显示,Al-Cu-Zn合金单相凝固结束点的溶质含量与凝固初始点的成分同步变化,溶质含量和溶质分凝系数随凝固过程的进行不断增加;在热力学计算出合金分凝系数的基础上,简单Scheil方程可以计算初生相含量,从不同溶质得到的计算结果是自洽的,并与相图计算耦合Scheil模型的预测值一致;实验测定了不同成分铝合金的共晶含量和枝晶间距,实验数据与模型结果基本一致。 相似文献
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NRTL方程是在化工热力学中广泛应用的方程之一,0「经的显著优点可以仅用二元数据预测三元系热力学性质。但该方程对于冶金过程中的液态合金及其它熔体的应用还极少见到。本文用NRTL方程差联以Cd-Bi-Sn,Cd-Bi-Pb,Cd-Sn-Pb液态合金体系所涉及的二元系活度系数数据,并对三元系活度数据和Cd-Bi-Pb-Sn四元系中Cd的活度进行了预测。 相似文献
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基于非Fourier定律,建立了脉冲激光加热条件下单相二元合金表面快速重熔和凝固过程的非平衡传热传质模型,并根据碰撞理论和Aziz的连续生长模型处理固/液界面,以解释快速熔凝过程界面动力学的非平衡效应,快速熔凝问题是涉及热质传输的移动界面问题,通过二阶精度的Von Neumann隐式差分格式和界面跟踪方法进行过程模型的数值求解。应用该模型,分析了Al-Cu二元合金的激光表面熔凝过程,结果表明,激光的高能量密度和非平衡界面动力学所引起的熔化过程和凝固过冷对于快速熔凝过程的影响很大,在快速熔凝过程中,界面速度的变化很大,且因基底材料和热流大小而不同,通过计算获得了界面温度,速度、溶质浓度及非平衡分配系数随界面位置的变化,结果显示,在凝固过程中界面速度和界面溶质浓度都存在着很大的波动。 相似文献
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建立了模拟二元合金树枝晶生长的三维元胞自动机模型,以Al-4%Cu(质量分数)为模型合金,模拟了合金过冷熔体中树枝晶的生长过程,研究了来流对枝晶生长的影响.结果表明,来流对合金过冷熔体中三维树枝晶生长影响显著,迎流侧枝晶尖端生长速度随来流速度的增大而增大,枝晶尖端半径随来流速度的增大而减小;随着来流速度的增大,枝晶尖端选择参数减小;在给定过冷度条件下,随界面能各向异性的增大,来流对枝晶尖端选择参数的影响增强;对于给定的合金(或界面能各向异性),来流对枝晶尖端选择参数的影响随着过冷度的增大而增强. 相似文献