耦合相圖計算的凝固過程顯微偏析形成數(shù)值模擬.pdf

1、隨著計算機技術的飛速發(fā)展,凝固過程的微觀數(shù)值模擬已成為當前材料科學領域的研究熱點.顯微偏析數(shù)值模擬作為凝固過程微觀模擬的研究方向之一,可以用來評價和優(yōu)化工藝,指導后續(xù)加工處理,提高鑄件質量,具有重要的實際應用價值.該文在前人所做工作的基礎上,建立了耦合相圖計算的顯微偏析模型和數(shù)值方法,在微觀計算中考慮了主要的動力學因素,包括樹枝晶的粗化、固相溶質逆擴散、枝晶尖端過冷、隨溫度變化的熱物性參數(shù).宏/微觀耦合采用簡化的迭代耦合方法,在宏觀計算

2、中應用了近期先進的潛熱處理方法.在建立顯微偏析模型和算法的基礎上,在VC++ 6.0平臺上開發(fā)了合金凝固過程顯微偏析形成數(shù)值模擬軟件,并且耦合了相圖計算軟件Pandat 2.0.該文以水冷金屬型內凝固的Al-4.5％wt Cu合金鑄錠為例進行了仿真計算,程序運行結果表明,該軟件具有很好的計算效率.為了驗證所建立的顯微偏析模型以及算法,進行了與模擬實例相同條件下的試驗研究,并且測定了鑄錠中特定點的冷卻曲線和實際顯微偏析參數(shù),包括二次臂間距

3、、共晶相體積分數(shù)、二次臂內的溶質分布狀況.結果表明,宏觀計算冷卻曲線與測定的冷卻曲線吻合很好,顯微偏析的模擬結果與試驗結果也比較一致.所以該文的顯微偏析模型和算法可以真實地反映合金凝固過程中顯微偏析的形成過程.該文研究了微觀時間步數(shù)對顯微偏析模擬的影響,指出基于迭代方法的顯微偏析模擬結果與微觀時間步數(shù)之間的關系為弱影響,不需大量的微觀節(jié)點數(shù)目即可獲得收斂很好的模擬結果;討論了枝晶尖端過冷對顯微偏析參數(shù)的影響,對于該文所研究的系統(tǒng)及凝固條