Ag—Cu合金凝固微观组织模拟数学模型.pdf

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1、2012年11月贵金属V01．20l2第33卷第4期PreciousMetalsV01．33．No．4Ag—Cu合金凝固微观组织模拟数学模型杨有才，付作鑫，沈月，胡洁琼，谢明(昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室，昆明650106)摘要：针对Ag—cu合金在凝固微观组织模拟研究中的不足，研究基于CA(CellularAutomaton)法与宏观传输现象中的温度场、浓度场和流动场耦合，建立了Ag—Cu合金凝固微观组织模拟的宏／微观数学模型介绍了CA法宏观网格的划分和微观单元温度的确定，以及形核长大过程的计算流程和采

2、用等价比热法处理凝固潜热的方法。关键词：金属材料；Ag—Cu合金；凝固；微观组织模拟；CA模型中图分类号：TG146．32文献标识码：A文章编号：1004—0676(2012)04—0033—05ModelforSolidificationMicrostructureSimulationofAg-·CuAlloyYANGYoucai，FUZuoxin，SHENYue，HUJieqiong，XIEMing(StateKeyLaboratoryofAdvancedTechnologiesforComprehensiveUtiliza

3、tionofPlatinumMetals，KunmingInstituteofPreciousMetals，Kunming650106，China)Abstract：AmathematicalmodelforsolidificationmicrostructuresimulationofAg—Cualloywasdevel—oped．ThemodelwasbasedontheCA(CellularAutomaton)methodandmacrotemperaturefield。theconcentrationfieldandfl

4、owfieldcoupling．Themacroscopicmeshgenerationandmicroscopicunittem—peraturebytheCAmethodweredescribedinthispaper．Italsointroducedthecomputationalprocedureofthenucleationprocessandtheequivalentheatmethodtreatedlatentheatduringsolidification．Keywords：metalmaterical；Ag—C

5、ualloy；solidification；microstructuresimulation；CAmodelAg—cu合金具有高的导电导热性、优良的加艺参数的合理匹配优化合金的组织和性能提供可靠工性能、适宜的熔点和良好的润湿性等诸多优点，因依据。由于Ag—Cu合金的凝固是一个很复杂的动而被广泛用于电子、电工和机械制造等领域，主要用态过程，既有宏观的传热、传质过程，也有微观的晶作高强高导电材料、电接触材料、合金钎料等⋯。以粒形核、生长过程J，因此建立与Ag—cu合金凝固往的Ag—Cu合金研究大多是围绕在显微结构、性过程相适应的宏／

6、微观组织模型进行数值模拟尤为能以及时效过程进行，主要以显微结构和性能的分关键。析为主，而关于Ag—Cu合金凝固微观组织数值模自Oldfield和Gandin等人率先开展凝固微拟的研究还很少～，一Cu合金的成本较高、凝观组织数值模拟这一领域研究以来，国内外已有很固工艺参数复杂，采用实验方法研究难度高、工作量多学者开展此类研究，并发展了基于确定论方法和大，需要大量的人力、财力和物力，而采用计算机数随机论法的几大类模型，包括Monte—Carlo、CA和值模拟的方法可以在少量实验工作的基础上，获得相场等，其中基于随机论发展起来的CA法

7、与其他相应的工艺技术参数与组织变化的定量关系，为工方法比较具有以下几个方面的优点：①计算尺度收稿日期：2012—02—22基金项目：国家自然科学基金资助项目(51164015)。第一作者简介：杨有才，男，工程师，从事贵金属材料的研发和生产工作；E—mail：yangycai@126．eonl34贵金属第33卷容易扩大，没有网格必须要小于界面层厚度这一要固条件对最终晶粒大小和晶粒形态分布的影响，造求，在同样计算量的情况下，网格单元尺寸可以扩成模拟分析结果与实验结果不符_8J，所以本研究采大；②适合立方晶系的枝晶生长，能够体现出枝晶

8、用Rappz等人提出的连续形核模型J。假设形核现生长的各向异性；③能够显示凝固过程中温度、溶象发生在一系列不同的形核位置上，采用连续的而质浓度的变化。针对Ag—cu合金凝固过程中的特非离散的分布函数dn／d(AT)来描述形核密度的变点和CA方法的优点，本研究基于