二元合金非等温凝固枝晶生长的相场法模拟

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1、万方数据黔。尝9垂‰嚣Ⅷ，．●————————————●—___——————————————————————_—————______—_—_————————●—●————————————^——————————一二元合金非等温凝固枝晶生长的相场法模拟龙文元1一，蔡启舟1，陈立亮‘．魏伯康1(】华中科援大学模具国家重点实验室，湖北武汉430074；2南昌航空工业学院材料科学与工程系．江西南昌330034)摘要：}!呵相场梗型与：容质场、温匿坷：《行辐音}P算，以Al45％cu台金为嗣模拟了二元合金非等温凝固新箨温证固的等轴垃品生长过程。研究了扰

2、动对过冷台盎熔藏中的等轴枝晶生长以及溶质场和)孟度场约分布的影响。结黑表明：越黏酾{i^可以促进枝晶的二次晶臂生长，并使固相甲的最高温度提高，怛基本不影响枝晶尖端穗定行为；在植晶生长÷I私中坎晶土端的浓度和温度的梯度最大；在非等温凝田对搜晶没有等温凝固时发遮，并且凝固并面的一窖质j表芝也告蛑7n．。关键词：相场法；树枝晶生长；非等温凝固；数值模拟中图分类号：TG“1．4；TGll3．12—39文献标识码：A文章编号：1001—4977(2003)09一06950sNumericaISimuIatjonofNOn．jsOthermaIDend

3、riticGrowthOfBinaryA¨OyUsingPhase-fieIdMethOdLONGWen．yuanl一，CAIOi．zhou‘，CHENLi—Ijan91，WElBo—kang‘(1．SlateKeyLab．ofDjeTech，HuazhongUniversityofScienceandTechnoIogy，Wuhan430074，Hubei，China；2．DepartmentofMaleriaIScienceandEngineering，NanchangInstituteofAeronauticaITechnoIogy，

4、Nanchang330043，Jiangxi，China)Abstract：Theden甜⋯cgrowlhprocessduringnon'isothermalandisothermaIsolidificationsinaAl-4．5％CubinaryalIoywassimulatedusingthephase—fjeldmodel．Soluted卅usionequatjonandheattransfere—quatjonweresoIvedsjmultaneOuslyThee肝ectofnoiseonthedendriticgrowth，

5、soluteandtemperalurepr0ⅢeinundercOOIedIiquidaJIoywereinvestigatedTheresuItsindlcatet卜latt卜IenoisecouId”iggerthegrowth。fthesecondaryarms，andincreasethehi日hesttemperatureins01．d；butnotjnfluencelhetipo—peratingstate．ThesoIuteandtemperaturegradientsinthetiparethehighestlncreas

6、edmeIttempeturereducessources0finslabiIitv，whichIeadstOlessdeveIO口edstructureofthenon-lsothermaldendr⋯c，andreducestheva『ueOflhecOmpos⋯0nattheinterfaceKeywOrd8；phase-fieIdmethOd；dendriticgrowm；non—isothermalsoIidification；numericalsimuIation}】前，凝同微观组织的数值模拟已成一个新的研究热点。对铸件的凝固组

7、织进行数值模拟，不仅有利于深入理解凝同组织形成机制，而且可以实现预测铸件的凝固微观组织．进而预测铸件的力学性能，获得主要：『：艺参数对铸件凝固组织影响的定量芙系，从而为优化铸件的_[艺和最佳的质量控制提供理论依据。相场法是一种用于描述在非平衡状态中复杂相界面演变的强有力[其。通过相场与温度场、溶质场、流场及其它外部场的耦合，可以直接模拟金属凝固过程固栩和液相中的溶质偏析、枝晶分枝的形成、熟化和重熔等复杂的现象，井能定量地研究固液界面曲率效应、动力学效应、扰动、各向异性对凝固微观组织形成的影啊。柑场法自从问世以来，在国外很受重视并取得重要发展

8、。这种方法最早是用于模拟纯物质过冷熔体中的枝晶生氏“～“，现已发展到研究台金的枝晶生长。用于台金凝固的第一个模型是wheeler等人建立的(wBM模型)【8)。wBM模型是在热力