王哲
,
王发展
,
何银花
,
王欣
,
马姗
,
王辉绵
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00200
以扩散支配相变动力学方法为基础,建立了多相三维流动凝固模型.模型考虑了固、液、气三相扩散相变对Fe-Bi-Mn三元合金凝固的影响,模拟研究了合金体系中Bi和MnS易切削相的析出过程,并分析了易切削相的多相相变过程和多相扩散路径.结果表明:易切削相的析出过程受多相相交-扩散作用影响,MlsMoS(MnS的固-液质量相变速率)较大,MnS的分配系数大而扩散系数小,当cs1*MnS(MnS的固相界面浓度)大于c1,MnS(MnS的液相浓度)时,液相MnS在固-液界面处浓度降低,最终被固相完全“捕获”,导致MnS不再富集;M1sBi(Bi的固-液质量相变速率)较小且Mgl,Bi(Bi的液-气质量相变速率)为负值,Bi的分配系数小而扩散系数大,凝固过程中存在气相Bi且cl,Bi(Bi的液相浓度)始终大于cs1*Bi(Bi的固相界面浓度),故Bi持续流动富集于MnS周围,直至凝固结束.研究工作将模拟结果与实验结果进行了对比,两者吻合较好.
关键词:
Fe-Bi-Mn三元合金
,
凝固
,
多相相变
,
多相扩散路径
,
数值研究
何银花
,
王发展
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.000367
采用扩散支配相变动力学方法对Fe-Bi-Mn系易切削合金侧向快速凝固过程进行数值研究.建立对流扩散-多相相变体系三维凝固模型,考虑固、液、气三相扩散流动相变对合金凝固的影响,模拟研究合金中MnS和Bi (易切削相) 的柱状晶/等轴晶形成过程.结果表明:合金凝固过程中MnS和Bi的柱状晶/等轴晶形成模式强烈受对流扩散和多相相变影响;对流扩散为正值处,溶质的多相质量相变速率较大且富集程度较低,流动稳定易形成柱状晶;对流扩散为负值处,溶质的多相质量相变速率较小且富集程度较高,当晶尖处溶质富集到一定程度,对流扩散与多相相变产生的紊流使柱状晶尖端断裂,成为等轴晶形核中心,此处为等轴晶稳定形成区域.
关键词:
Fe-Bi-Mn系合金
,
凝固
,
对流扩散
,
多相相变
