基于KKS模型二元合金等温凝固过程的相场法模拟

《基于KKS模型二元合金等温凝固过程的相场法模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第32卷第1期兰州理工大学学报Vo1．32No．12006年2月JournalofLanzhouUniversityofTechnologyFeb．2006文=l编号；1673-5196(2006)01-0022-04基于KKS模型二元合金等温凝固过程的相场法模拟路阳，王帆，朱昌盛，王智平，贾伟建(兰州理工大学甘肃省有色金属新材料国家重点实验室，甘肃兰州730050)摘要：基于KKS模型，采用相场和溶质场两场耦合的方法，对AI-2一mole-Cu合金凝固过程枝晶生长进行了数值模拟．在模拟过程

2、中，采用不同的各项异性系数和初始晶核固液界面溶质浓度梯度．模拟结果表明，在没有扰动的情况下，随着各项异性系数的增大。枝晶出现二次枝晶，且越发达，并伴随着“颈缩”现泉，当各项异性值达到足够大时，二次枝晶就会由于凝固潜热的释放而出现熔化“脱落”现象，脱落的二次枝晶将会成为非均质形核的初始晶核．模拟结果还表明，时间步长的增大不是致使模拟枝晶出现分叉的唯一原因，小的各项异性系数也会使枝晶出现分叉现象．关键词：相场法，模拟，KKS；等温凝固中图分类号：1℃248；G244文献标识码：APhas~fieldsimulationofisothermal

3、solidificationofbinaryalloybasedonKKSmodelLUYang，WANGFan，ZHUChang-sheng，WANGZhi—ping，JIAWei-iJan(StateKeyklhofAdvancedNewNon-ferrousMaterials，GansuProvince，I~nzhouUniv．ofTech．，Lawhou730050，China)Abstract：Thephase-fieldmodelcoupledwiththeconcentrationfieldiSusedtosimulatem

4、icrostructuraldendritegrowthofthealloyAI一2一mole-Cu．Insimulation，differentanisotropycoefficientsandconcentrationgradswereused，thecalculationresultsindicatethat，withtheincreasingofanisotropycoefficient，theside-branchesareofupgrowth；whentheanisotropycoefficientisbigenough，th

5、eside-branchwillbrokenoff，whichwillbeasthenewgrowthnucleus．Theresultalsoindicatesthatthebigtimestepisnottheonlyrea—sonforbranchoffofdendritegrowth。sinailanisotropycoefficientcanalsoimpelthebranchofftoo．Keywords：phase-fieldmethod；simulation；KKS；isothermalsolidification自从19

6、62年，丹麦学者Forsund第一次把有限优良的综合力学性能．差分法用于金属凝固过程的传热计算[1]以来，金属本文采用的是Kim等人在WBM模型基础上凝固过程宏观场数值模拟研究取得了极大的进展．改进得到的KKS模型[。州]，通过龙文元[引、刘小2o世纪8o年代以来，随着柱状晶向等轴晶转变刚∞等人对A1一Cu合金的凝固模拟结果的研究表(columnar-to-equiaxedtransition，CET)机制以及明，KKS模型对于模拟合金凝固过程枝晶生长具有过冷度与枝晶生长关系的进一步明确，微观组织模很好的效果．拟得到迅速发展．目前宏观场模

7、拟的研究已经非常1相场模型州成熟且大量地应用于实际工业生产过程中，并取得了良好的效果．但微观组织决定着材料的力学及综1．1相场控制方程合性能，如果能利用计算机模拟凝固过程中枝晶生在最初提出的合金相场模型中，界面被假设为长的方法预测出铸件的微观组织，就可以据此优化相逐渐从一种状态变为另一种状态的一个区域．因生产工艺，直至生产出理想凝固态组织的铸件，得到此，控制方程中固相和液相的自由能应根据溶质和溶剂所占的质量分数来分配，可以由以下形式表达收稿日期2005-04-15(WBM模型)：基金项目：甘肃省科技攻关项目(2GS044一A52—001—

8、25)作者简介；路1~(1957一)，女。辽宁海城人，教授．广一§(T)+(1一c)n(r)维普资讯http://www.cqvip.com第1期路阳等：基于Ⅺ模型二元合金等温凝固过程的相场法