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双晶镍基高温合金定向凝固过程的结构演化

周亦胄金涛孙晓峰

金属学报 doi:DOI: 10.3724/SP.J.1037.2010.00280

研究了双晶镍基高温合金IN792定向凝固过程的结构演化. 对于汇聚生长晶粒, 非择优取向枝晶在晶界处能够阻挡择优取向枝晶的生长, 从而导致晶界从非择优取向晶粒向择优取向晶粒倾斜, 竞争长大的结果是择优取向晶粒消失, 非择优取向晶粒获胜; 对于发散生长晶粒, 晶界处会形成新的枝晶, 从而导致晶界从择优取向晶粒向非择优取向晶粒倾斜, 竞争长大的结果是择优取向晶粒获胜, 非择优取向晶粒消失.

关键词: 高温合金 , directional solidification , dendrite growth , competitive grain growth

深过冷凝固Co80Pd20合金中的枝晶生长

周圣银胡锐蒋力李金山寇宏超常辉周廉

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00605

采用玻璃熔体净化与循环过热相结合的深过冷凝固技术实现了Co80Pd20合金的深过冷, 获得了高达415 K的最大过冷度. 采用OM观察了不同过冷度下凝固合金的微观组织, 分析了枝晶形成的过冷度区间及过冷度对枝晶形貌的影响. 运用BCT模型对深过冷凝固Co80Pd20中的枝晶生长进行了理论分析, 获得了深过冷凝固过程中的枝晶生长速率、枝晶尖端半径、枝晶尖端溶质浓度及枝晶尖端过冷度组成与过冷度之间的关系, 详尽探讨了过冷熔体中的枝晶生长方式. 借助EDS分析近似测定了凝固过程中枝晶尖端液相溶质浓度, 与BCT模型预测结果符合较好, 表明BCT 模型可成功运用于描述Co80Pd20合金中的枝晶生长.

关键词: 深过冷 , rapid solidification , dendrite growth , solute trapping , Co80Pd20 alloy

相场法模拟 Zn-Al 二元合金凝固过程中的枝晶生长?

刘芳慧 , 高明

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.12.032

建立了与温度场和溶质场相耦合的 Zn-Al 二元合金枝晶生长的相场模型,用相场法模拟了枝晶形貌及生长过程。通过分析得到的图像,研究了各向异性强度系数、界面动力学系数以及界面能对枝晶生长形貌和枝晶尖端生长速度的影响。结果表明:随着各向异性强度系数的增大,枝晶生长速率增加,且容易出现二次支臂。此外,界面动力学系数和界面能的增大也会不同程度地加速枝晶生长速率并对二次支臂的产生有着较为明显的促进作用。

关键词: 相场法 , 枝晶生长 , 数值模拟 , Zn-Al合金

单分子膜系统中二维生长过程的研究

闵乃本 , 王牧 , 李大伟

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2002.03.002

当处于气液界面的类脂类化合物的单分子膜被压缩时,随着分子间距的缩小,单分子膜将经历一系列相变过程.通过荧光显微术可以观测到新相的成核和生长过程.由于单分子膜的二维特性,该系统中的实验观测对于检验和发展二维界面生长理论尤为重要.本文总结了近年来本课题组与相关单位合作,在单分子膜系统中发现的实验现象以及对其生长机制的系列研究.内容包括对单分子膜系统中的成核、界面稳定性、枝晶生长、形态演变等的观测和分析.

关键词: 单分子膜 , 界面生长 , 成核 , 枝晶生长 , 形态演变

Al-Si二元合金微观偏析的相场法模拟

刘明翔 , 王开 , 夏丹 , 蒋涛 , 朱子宗

材料热处理学报

采用耦合溶质场的相场模型模拟了亚共晶Al-2mol% Si二元合金枝晶生长过程,研究了不同过冷度条件下枝晶的生长形貌以及沿生长方向溶质浓度的分布情况,同时分析了固相溶质扩散系数对微观偏析的影响.结果表明:过冷度对溶质的分布有较大影响,过冷度的增加使凝固界面溶质的富集程度增大;增大固相溶质扩散系数,溶质的微观偏析程度减轻;计算结果与Ivantsov理论值能够较好的吻合.

关键词: 铝硅合金 , 相场模型 , 微观偏析 , 枝晶生长

Fe-0.04%C合金焊缝熔池凝固过程中枝晶生长及溶质浓度分布模拟

张敏 , 李露露 , 徐蔼彦 , 李继红

中国有色金属学报

基于枝晶生长的扩散界面模型,改进元胞自动机法,并结合有限差分法,综合考虑浓度场、温度场以及熔池形状,建立 Fe-0.04%C(质量分数)合金枝晶生长和溶质浓度分布模型。模拟单个等轴晶的生长形貌及枝晶尖端生长速度随时间的变化关系、多个等轴晶的生长形貌和溶质浓度分布、柱状晶的生长形貌和耦合温度场后的柱状晶?等轴晶转变过程,并与实验进行对比。结果表明:取向角对枝晶形貌有一定的影响;枝晶尖端生长速度随时间的延长最后趋于稳定;熔池形状影响柱状晶生长形貌;溶质主要富集在枝晶根部及晶界处。模拟结果与实验结果吻合较好。

关键词: 元胞自动机-有限元法 , 枝晶生长 , 溶质分布 , 温度分布

相场法模拟动力学各向异性对过冷熔体中晶体生长的影响

赵达文 , 李金富

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.10.014

采用相场模型定量模拟了动力学各向异性作用下过冷熔体中的晶体生长过程.模拟结果表明,仅存在动力学各向异性时,各向异性系数大小对生长方式选择起着决定性作用.当各向异性较低时,固相以分形方式生长,在生长过程中不存在占优势的生长方向,同时也不存在稳态生长状态;而当各向异性系数大于0.02时,固相以枝晶方式沿<110>方向生长.进一步研究表明,枝晶生长稳定性系数随各向异性值的增加而增加,而与动力学系数取值无关.

关键词: 动力学各向异性 , 分形生长 , 枝晶生长 , 相场模型 , 自适应有限元法

Al-7Si-Mg合金凝固过程形核模型建立及枝晶生长过程数值模拟

陈瑞 , 许庆彦 , 吴勤芳 , 郭会廷 , 柳百成

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2014.00560

针对铝合金砂型铸造较低冷速特点,通过实测和分析不同凝固条件下的冷却曲线,建立了适用于铝合金形核密度随最大形核过冷度呈指数性变化的形核函数.通过与Pandat软件热力学、动力学、平衡相图数据库相耦合,并利用空间坐标变化等算法,建立了适用于三元铝合金二维、三维枝晶生长的CA模型.在该模型中,同时考虑了溶质扩散、成分过冷、曲率过冷、晶体择优取向以及不同组元之间相互作用等重要因素的影响.利用建立的形核和生长模型,模拟了Al-7Si-0.36Mg合金在不同凝固条件下的二维枝晶演化及形貌特征,描述了溶质组元的分布特征以及定量地预测了二次枝晶臂间距的变化,并与实验结果进行了对比.三维枝晶的模拟结果有效反映了枝晶空间结构复杂性和多样性,并与实验结果吻合良好.

关键词: 三元铝合金 , 形核模型 , 元胞自动机 , 枝晶生长 , 二次枝晶臂间距

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