NiCu合金枝晶生長(zhǎng)三維相場(chǎng)法模擬及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、對(duì)鑄件的凝固組織進(jìn)行數(shù)值模擬，有利于深入理解凝固組織形成機(jī)制，從而優(yōu)化鑄件的成型工藝。本文基于凝固枝晶生長(zhǎng)的二維相場(chǎng)模型，建立了其三維相場(chǎng)模型。
　　枝晶生長(zhǎng)過程可以分為兩個(gè)階段。第一階段，晶核在過冷熔體中逐漸長(zhǎng)大，并沿主軸方向優(yōu)先生長(zhǎng)；第二階段，在一次枝晶臂上萌發(fā)側(cè)向分支，當(dāng)一次枝晶臂生長(zhǎng)到邊界時(shí)，生長(zhǎng)受到限制，枝晶主干停止生長(zhǎng)，側(cè)向分支競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)并且粗化，趨于充滿計(jì)算區(qū)域。
　　界面原子運(yùn)動(dòng)時(shí)間參數(shù)0-對(duì)枝晶形貌影響很大。

2、當(dāng)0-很小時(shí),固液界面不穩(wěn)定,擾動(dòng)容易放大,形成復(fù)雜的邊枝,枝晶形狀發(fā)生了變異,擾動(dòng)的影響使晶粒生長(zhǎng)速度較快,隨著0-的增大,固液界面變得穩(wěn)定,形成了光滑的枝晶形貌。
　　隨著過冷度增加，枝晶尖端生長(zhǎng)速度加快，過冷度越大，側(cè)向分支越多。
　　熱噪聲對(duì)定向凝固固液界面形態(tài)轉(zhuǎn)變起了重要作用,在熱噪聲作用下，晶體生長(zhǎng)形態(tài)將由光滑的胞晶結(jié)構(gòu)向側(cè)向分支的胞狀枝晶轉(zhuǎn)變。
　　本文研究了各向異性系數(shù)對(duì)NiCu合金枝晶生長(zhǎng)的影響，隨著

3、各向異性增加，NiCu合金固液界面濃度梯度增加，枝晶生長(zhǎng)速度加快，當(dāng)各向異性系數(shù)增大到0.07時(shí)，由于枝晶尖端生長(zhǎng)速度大于溶質(zhì)原子擴(kuò)散速度，使得溶質(zhì)原子聚集在固相中，從而大大提高了固相濃度。
　　相場(chǎng)和溫度場(chǎng)的耦合強(qiáng)度是非常重要的參數(shù),它決定著熱量和凝固的聯(lián)系,對(duì)晶粒的生長(zhǎng)具有絕對(duì)的控制作用。當(dāng)耦合系數(shù)很小時(shí),溫度場(chǎng)對(duì)相場(chǎng)的影響較小,各個(gè)方向的生長(zhǎng)速度大致相同,各向異性不明顯；隨著耦合系數(shù)的增大,各向異性程度加強(qiáng),各個(gè)方向的生長(zhǎng)速