【摘 要】
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随着科学技术的飞速发展,计算机技术也在日益进步,这为我们的工程材料的数值模拟提供了发展平台。本文基于元胞自动机和相场两种数值模型的理论基础耦合了一种新型的CA-PF模
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随着科学技术的飞速发展,计算机技术也在日益进步,这为我们的工程材料的数值模拟提供了发展平台。本文基于元胞自动机和相场两种数值模型的理论基础耦合了一种新型的CA-PF模型,并对比了该模型和其他两种模型的不同点。以相场模型为例,模拟了Al-4.5wt%Cu五晶粒分别在不同过冷度(△T=17.3K、△T=15.3K、△T=13.3K)和不同晶粒间距(Δx=21.21×10-6m、Δx=14.14×10-6m、Δx=7.07×10-6m)下的各晶粒的生长情况;以及对比了等温和非等温条件下中心晶粒的变化。结果表明:当过冷度△T=13.3K和晶粒间距Δx=7.07×10-6m时,中心晶粒最易形成近球晶;且同等条件下,非等温比等温情况更易促使中心晶粒形成近球晶。以新建立的CA-PF模型为基础,模拟了Al-4.5wt%Cu二元合金在等温情况下的枝晶生长形貌以及不同过冷度下枝晶的生长形貌差别。对比了新型CA-PF模型和PF模型、CA模型的形貌差别、计算时间效率以及界面扩散层的不同。结果表明:CA-PF模型符合枝晶生长理论,且当初始温度T0=912K时出现二次枝晶臂。对比三种模型得出,PF模型的枝晶最为粗大,CA模型的枝晶最细,CA-PF模型的枝晶形貌介于二者之间。时间效率对比中,CA模型所耗时间最少,PF耗费时间最多,CA-PF介于其中。而界面层则是PF的最为光滑精确,CA-PF的界面不及PF光滑。
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