【摘 要】
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相场法是凝固微观组织模拟的有效方法,不需要跟踪复杂固/液界面就可实现模拟金属凝固过程中枝晶生长的复杂形貌,最终获得微观组织形成规律,从而达到预测和控制凝固微观组织与
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相场法是凝固微观组织模拟的有效方法,不需要跟踪复杂固/液界面就可实现模拟金属凝固过程中枝晶生长的复杂形貌,最终获得微观组织形成规律,从而达到预测和控制凝固微观组织与性能的目的。本文采用相场方法分别对Fe-0.5mol%C二元合金和Fe-0.5mol%C-0.1mol%Mn三元合金等温凝固枝晶生长的演化过程及溶质偏析进行了二维模拟。本文主要内容包括:1.模拟了Fe-0.5mol%C合金等温凝固过程单个枝晶的演化,获得了具有二次分枝的枝晶形貌,再现了枝晶的生长过程以及枝晶臂之间的竞争。2.预测了Fe-0.5mol%C合金等温凝固枝晶生长过程中的溶质分布和微观偏析。凝固过程中存在溶质富集和枝晶偏析,枝晶主干溶质浓度最低,枝晶臂之间的液相由于溶质富集浓度最高,枝晶尖端的溶质浓度较枝晶臂之间液相溶质浓度低。3.研究了相场模型中参数过冷度、界面厚度、各向异性、扰动对枝晶形貌的影响。过冷度对凝固进程和枝晶形貌影响较大,随着过冷度的增大,凝固的固相分数增加,枝晶生长的快且分枝发达。界面厚度对枝晶形貌及枝晶生长速度影响较为明显。晶体的各向异性影响到枝晶主干的形态。扰动直接影响二次晶臂的形成。4. Fe-0.5mol%C-0.1mol%Mn等温凝固模拟,第三组元的加入直接影响了枝晶形貌和溶质分布。
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