文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
二元合金定向凝固的相场法数值模拟
姓名:肖荣振
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:王智平;徐建林
20060101
摘要展了二元合金定向淀固的二维相场模型。定向凝固技术的理论研究也一直是凝固界的重要课题,它提供了一种有效的材料制备和成形方法,在实际生产中得到了越来越广泛的应用。固/液界面形态研究是凝固理论研究的重要组成部分,它与最终的凝固组织和内部缺陷有密切的联系。本文利用相场法微观组织数值模拟技术,对—二元合金定向凝固的界面形态演化过程进行了模拟仿真,刻划了不同模拟条件下的晶体生长方式,探讨了定向凝固中的晶体生长机制。本文在参阅目前相场理论的基础上,基于均匀网格的有限差分法,采用固相溶质浓度及界面前沿溶质分配系数等的计算方法,利用相关的图像生成软件,采用多点拟合法对相关计算结果进行了动态显示。考虑到计算量的限制,将界面厚度处理为输入参数,研究了界面厚度参数各向异性系数叫。舛松に俣仍叫。揭子诓嘞蚍种У纳ぃ纬砂粗溶质梯度系数跋旃蹋航缑娲θ苤世┥⒉愕暮穸群屠┥⒉隳诘娜苤史植迹匀质分配系数尼有较大影响,随着溶质梯度系数的增加,溶质分配系数☆增大,溶随着脑龃螅Ъ舛松に俣认陆担苤式亓粜в跞酰欢惫滔嗳苤世┥常情况下都忽略固相溶质扩散。通过相场方程与浓度场方程的耦合,发言编制了定向凝固晶体生长的相场法数值模拟程序,提出了胞晶尖端生长速度、各向异性系数叭热哦礱对模拟结果的影响。结果表明,随着亭的减小,晶体生长形态由胞晶逐步转变为树枝晶,胞晶尖端生长速度增加,稳定性下降;晶;热扰动幅值越缑嫘翁灿兄匾S跋欤笨谌≈凳实笔保阋⒉嘞蚍种В形成胞状枝晶;讨论了界面自由能一对微观组织的影响,随着脑黾樱玫椒布较均匀的细胞晶组织,同时界面前沿溶质扩散层厚度减小。利用相场法模型研究了二元合金定向凝固的溶质截留效应,研究结果表明,质截留效应越明显。讨论了不同固相溶质扩散系数O碌慕缑嫘翁腿苤史植迹系数小于痵数量级时,6越缑媲把厝苤史植济挥忻飨缘挠跋欤虼耍关键词:相场法;数值模拟;定向凝固;界面形态;微观偏析;溶质截留兰州理工大学硕士学位论文
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⋯称晦日期瓣弓月以日日期:矽街专月。沙日学位论文版权使用授权书兰州理工大学学位论文原创性声明日期:。闦月∽日本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭作者签导师签
第滦髀率较高的产业。因此,控制晶体生长,对于改善材料的力学性能和提高其使用价由液态到舼态的转变,即凝固过程。凝固学的中心任务是探索凝固组织的形成舰律和控制方法,它一直是冶金和材料工作者十分关注的问题。研究表明,金属凝吲过程中晶界处由于原了排列不舰则,杂质较多,扩散较快,尤其对丁高温合会性能的研究发现,合会材料在高温下的断裂一般起始〈直于αΦ暮嵯蚓Ы纭綢】。而轴向生长的柱状品可以减少这些有害的横向品界从而抑制这种断裂的发生。运用定向凝固技术能够促使柱状晶的生长消除结晶过程中形成的横向晶界,提高材料的申向力学性能。定向凝固技术是研究凝固理论和金构材料和功能材料的重要方法弓K蕉ㄏ蚰蹋褪侵冈谀坦獭·采用强制手段,在凝同金属和未凝同金属熔体中建靠起沿特定方向的温度梯度,从而使熔消除了大部分甚至全部的横向晶界,凼而大大提高了合金材料的高温强度、蠕变制凝固过程中液、固相的温度场和浓度场,特别是固液界面前沿的温度梯度、浓度梯度和凝固速度,以确定金属凝固特性与外部控制参数之间的定量灭系随着计算机技术存铸造领域的广泛应抖坦痰募扑慊的D庖成为当今铸造:业所哭注的热点问题。就凝吲过程数值模拟本身而言,耙延多种方法,如传统的①热焓法,②胞元自动机法,③,以及④酊沿跟踪法的将凝固过程,の⒐鄢叨扔牒旯鄢叨冉岷掀鹄矗佣梢噪到幽D夂旯鄢∽饔貌本文利用相场方法,以—合会为例,直接模拟了单桐■元合会存定向凝固过程中的胞晶/枝晶生长,动