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一种改进的模拟凝固微观组织的宏微观耦合模型 总被引:7,自引:4,他引:7
按照复杂性研究思想,将元胞自动机理论和金属凝固理论相结合,建立了模拟凝固微观组织演变的宏微观耦合模型Micros CA-Solidification。与原有元胞自动机模型相比,该模型考虑了溶质再分配和液相中溶质扩散机制,考虑了成分过冷、曲率过冷及界面各向异性对枝晶尖端局部过冷度和界面平衡温度的影响,可较细致地模拟晶粒的结构和形态转变。 相似文献
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单相合金凝固过程微观组织的三维数值模拟 总被引:10,自引:1,他引:10
基于晶粒形核和生长物理过程及热质基本传输过程,建立了单相合金凝固过程微观组织和微观偏析形成及枝晶形貌演化的三维数学模型,模型中考虑了成分过冷.曲率过冷和各向异性等重要因素.数值模拟结果表明,所建数学模型能够合理反映质点形核、晶粒生长和柱状→等轴晶转变物理过程,温度场.溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理自由枝晶生长过程的模拟结果表明,各向异性强度对枝晶生长和最终组织形貌具有重要影响:强各向异性趋于得到分支发达的树型结构,内部组织为取向平行排列规则的二次枝晶臂簇;而弱各向异性趋于得到表面凹凸不平的近似正八面体结构.模拟结果还证实枝晶内部存在小的孤立熔池,这有助于揭示微观组织中出现点偏析和微观缩松的根本原因. 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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研究了含铁20%、30%和40%的Cu-Fe包晶合金微观组织中的富Fe枝晶生长行为.结果表明,过冷液相的传热能力影响微观组织中枝晶的分布.当传热能力较强时,枝晶的分布较为均匀,枝晶的大小差别较小;反之,则枝晶分布不匀,且尺寸差别较大.对于溶质含量较低的合金,微观组织中枝晶分布的随机性与浓度起伏的不确定性有关.在溶质富集微区的过冷液相中容易产生枝晶晶核.随着溶质Fe含量的增加,单位面积上富Fe枝晶所占的比例、枝晶分枝的层次、枝晶分枝长度和密度都明显增加,而分枝的直径增加较少.溶质富集主要影响枝晶的侧向生长,而枝晶尖端的生长受溶质富集的影响较小. 相似文献
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介绍了主要的凝固微观数值模拟方法,评述了铸件凝固微组织数值模拟的研究现状,指出了该领域目前面临的问题和未来发展趋势。 相似文献
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提出了一种镁合金无缝管穿孔新方法(二辊斜轧穿孔),并利用三维有限元分析软件DEFORM-3D对二辊斜轧穿孔过程进行了模拟,分析了穿孔过程中的微观组织演变。结果表明,模拟的微观结构与实验的微观结构具有相同的演变规律,平均晶粒尺寸接近,证明了采用二辊穿孔新工艺穿制AZ31大口径镁合金无缝管的可行性和DEFORM-3D软件模拟结果的可靠性。 相似文献
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以镁合金薄带双辊铸轧新技术为背景,开展了铸轧成形过程中组织性能的模拟研究。镁合金薄带双辊铸轧是以液态镁合金为原料,用两个反向转动的水冷铸辊为结晶器,直接制备1.5~3.0mm镁合金薄带的短流程新工艺。对双辊铸轧轻合金薄带的凝固组织演化过程进行数值模拟,用以优化和指导制备技术,具有重要的理论意义和应用前景。项目研究组通过对双辊铸轧过程动态凝固成形的有限元数值模拟研究、镁合金薄带铸轧实验研究以及后续加工过程中的组织演变规律研究,得到了主要工艺参数对铸轧工艺稳定性及组织性能的影响规律。 相似文献
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铝合金枝晶生长形貌数值模拟研究 总被引:4,自引:3,他引:4
采用宏微观耦合方法对铝合金枝晶生长形貌进行模拟计算。由于对整个试样进行微观计算存在困难 ,所以采取的方案是整体计算温度场 ,而微观组织计算则是在试样中心区域选取其中一个单元进行 ,该单元的微观组织模拟被简化为二维计算。采用较大的网格和时间步长Δt计算宏观温度场 ,当选取的单元温度降到液相线以下时 ,在一个宏观时间步长Δt内 ,采用小网格和小时间步长δt对该单元进行微观组织计算 ,宏观、微观计算交替进行。形核过程采用了高斯分布模型 ,生长过程由相场方程来控制。微观区域内的初始温度分布由周围的宏观单元温度插值得到 ,界面过冷包含热过冷、成分过冷和曲率过冷。溶质分布则用混合溶质守恒方程来描述。为了描述二次枝晶的产生 ,在相场模型中引入了噪声。模拟结果与实际浇注的试样的金相结果以及其他学者的结果进行了比较。 相似文献
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The numerical simulation for microstructure evolution of Al-Si alloy in solidification process is carried out with phase field model. The phase field model, solution algorithm and the program of dendrite growth are introduced. The definition of initial condition, boundary condition and the stability condition of differential format are all included. The simulation results show that the evolution of dendrite morphology is as follows: the initial circle nucleus transforms to the rectangle one firstly, then its corners develop to the four trunks and from which the secondary side branches are generated and even the third side branches are produced from secondary ones. The dendrite tip radius decreases quickly at the initial stage and changes slowly at the late stage, which is mainly due to the fact that more and more side branches appear and grow up. The comparisons of dendrite morphology between simulated results and investigations by others are also presented. It is proved that the dendrite morphologies are similar in trunks and arms growth, so the developed phase field program is accurate. 相似文献
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运用APDL(ANSYS参数化设计语言)语言对ANSYS进行二次开发,使其在模拟温度场的基础上可以进一步计算组织分布。为验证算法,选取一种贝氏体钢淬火,设定冷速为1℃/min、5℃/min、20℃/min、300℃/min匀速冷却,分别模拟计算组织百分数和制备试样观察相应冷速下的金相组织。结果表明模拟计算的结果和观测的金相组织吻合的比较好。最后采用本程序计算1.5 m大型锻件淬火过程的温度场和组织分布,结果显示这种贝氏体钢水冷却8 h后心部温度小于200℃,冷却结束后心部得到大于90%的贝氏体组织。 相似文献