| 摘 要： | 最近的十年中 ,铸件凝固过程的数值模拟取得了很大的进展 ,并逐步应用到实际生产中。特别是近年来 ,微观组织的数值模拟也取得了成功。一般来说 ,微观组织的数值模拟方法主要有三种 :确定性方法 ,概率方法以及最新的直接微观组织模拟方法—相场方法。本文对这些方法进行了回顾。确定性方法和概率方法二者都是用于模拟多个晶粒的生长过程 ,相场方法则是模拟一个枝晶的生长过程。大多数情况下 ,金属材料的力学性能主要取决于凝固期间所形成的微观组织。最近的研究发现 ,影响金属材料力学性能的决定因素不仅取决于晶粒的大小 ,更主要取决于晶粒内枝晶的细化程度、疏松、夹杂以及显微偏析的分布。枝晶是晶体生长的一种主要类型 ,通常发生在铸造和焊接过程中。在工程材料中 ,枝晶的形貌决定材料的最终性能 ,如裂纹、抗腐蚀性、屈服强度及韧性。所以 ,掌握和控制凝固过程的枝晶生长是获得理想产品的关键。相场方法是模拟一个枝晶生长的新方法。它是由引入的新变量—相场 Φ(r,t) 而得其名 ,相场是一个序参量 ,表示系统在时间和空间的物理状态 (固态和液态 )。相场理论以Ginzburg—Landau相变理论为基础 ,通过微分方程反应扩散、有序化势及热力学驱动力的综合作用。相场方程的解可以描述金属系统中固液界面的状
|
