文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
Al-%molCu合金定向凝固数值模拟
姓名:张雪娟
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:丁雨田
20070501
本文利用相场法微观组织数值模拟技术,对.%删二元摘要定向凝固是控制金属材料凝固组织的重要手段之一。由于定向凝固能得到一些具有特殊取向的组织和性能优异的材料,因而从它诞生以来,吸引了诸多研究者对其工艺过程进行不懈探索。同时,作为一种新的用于描述在非平衡状态中复杂界面演变的方法,相场模型在模拟合金定向凝固中,有着独特的优势。它可以模拟合金定向凝固中固液界面形态,能预测定向凝固的微观组织。定向凝固数值模拟是一个较新的研究领域,通过计算机模拟来预测微观组织的形成,不仅有利于深入理解凝固组织形成机制,而且有助于预测定向凝固合金的物理性能,进而达到控制合金质量的目的。合金定向凝固的界面形态演化过程进行模拟,主要研究了各向异性强度系数称各向异性强度,、过冷度和扰动,三种不同条件下的晶体生长方式,探讨这三个凝固参数对二元合金定向凝固微观组织的影响。文中采用相场理论,通过对相场方程和溶质场方程的耦合,基于均匀网格显示有限差分方法,运用镅员嘀屏硕:辖鸲ㄏ蚰涛⒐圩橹さ氖的D獬绦颉@孟关的图像生成软件砑将模拟结果显示出来。模拟结果表明各自异性强度系数大于某个数值,晶体形貌没有明显的变化,保持柱状晶生长,随着各向异性强度系数的增大,枝晶尖端生长速度加大,在柱状晶上有明显的侧枝生成;过冷度对枝晶形貌也有一定的影响,枝晶随着过冷度的增加逐渐细化,尖端半径减小;扰动对界面形态也有很大的影响,当扰动逐渐增加时,柱状晶上有侧向分支产生,最终得到胞状树枝晶,界面处的颈缩现象随着扰动的增加逐渐消失;本文从实验验证研究出发,,验证本文采用的相场法模拟结果的正确本文针对各向异性在相场法中的应用,在理论方面进行了讨论。同时,对于影响合金定向凝固界面形态的两个重要参数:生长速度和温度梯度进行描述,综述了两者的理论取值和国内外研究现状。关键词:相场法;界面形态;数值模拟;定向凝固性。硕士学位论文
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日期:》固年‘玛夕日作者签名:西固嘶日期:炒暾荚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:炒赆茉本人郑重声明: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”
第绪论微观组织凝固模拟方法凝固微观组织数值模拟的设想源于年,训渴状翁岢隽嗽谀坦利用计算机对真实的系统进行模拟“实验”、提供实验结果、指导新材料研究,,包括合成、结构、性能、制备和使用等。随着计算机技术的进步和人类对物质不同层次的结构及动态过程理解的深入,可以用于计算及精确模拟的对象日益增多。在许多情况下,用计算机模拟比进行真实的试验要快、要省,因此可根据计算机模拟结果预测有希望的实验方案,以提高实验效果。计算机模拟是一种根据实际体系在计算机上进行的模型实验。通过将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较,可以检验模拟的准确性。也可以检验由模型导出的解析理论所作的简化近似是否成功。在模型体系上获得的微观信息常常比在实际体系上所作的实验更为详细。在某些情况下,计算机模拟可以部分的代替实验。此外,计算机模拟对于理论的发展也有重要的意义,它们为实现模型和实验室中无法实现的探索模型作详细的预测而提供方法,如材料在极端压力或温度下经历相变的四维体系;再如材料科学中一些发展极快的过程,用现有的测试技术无法监测的问题,也可以借助计算机模拟技术进行详尽的研究,从而超越过去只能根据过程的最终状态的测试结果进行推理的传统研究方法的局限随着数值模拟技术的广泛应用及不断深入,人们逐渐认识到仅仅以导热方程为凝固过程的基本方程来解答凝固过程中的问题是远远不够的。应用凝固过程数值模拟技术的目的不仅仅是为了获得不同时刻的温度场的分布情况,其最终目的是要获得