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《fecp三元合金等溫凝固過程相場法模擬》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要大部分的鑄件都是由多元合金材料鑄造而成，其力學(xué)性能的優(yōu)劣和使用壽命的長短取決于鑄件在凝固過程中所形成的微觀組織。用相場方法進(jìn)行多元合金微觀組織形成過程的模擬，對優(yōu)化工藝參數(shù)、提高鑄件質(zhì)量，具有很重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文基于KKS二元合金相場模型，發(fā)展得到三元合金相場模型，采用相場和溶質(zhì)場兩場耦合的方法對Fe．C．P合金凝固過程中的枝晶生長進(jìn)行了數(shù)值模擬。該模型從自由能入手，考慮了動(dòng)力學(xué)各向異性和表面能各向異性的影響，為了模擬枝晶分枝的產(chǎn)生，在相場方程中加入了熱擾動(dòng)項(xiàng)。采用VisualC++6．0實(shí)現(xiàn)程序的計(jì)算，為了提
2、高計(jì)算效率和節(jié)省計(jì)算時(shí)間，應(yīng)用直接差分去求解兩場方程，實(shí)現(xiàn)宏、微觀場之間的耦合。計(jì)算出的結(jié)果以．TxT方式輸出，利用Tecplot9．0實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算結(jié)果的可視化，并對枝晶生長過程中相關(guān)的工藝參數(shù)和相場參數(shù)對其生長的影響進(jìn)行了深入研究。通過模擬，本文研究了各向異性系數(shù)、過冷度等相場參數(shù)對枝晶形貌和溶質(zhì)場分布的影響；各向異性系數(shù)和過冷度對二次枝晶形貌、二次枝晶臂間距的影響。模擬逼真的再現(xiàn)了三元合金枝晶的生長和二次枝晶、三次枝晶的縮頸、熔斷等現(xiàn)象。另外還模擬研究了第二種溶質(zhì)元素對二次枝晶形貌、第一種溶質(zhì)元素在二次枝晶間的濃度分布的影響。結(jié)果表明，過冷
3、度和各向異性系數(shù)的增加，對二次枝晶的生長都有促進(jìn)作用。第二種溶質(zhì)元素的增加會(huì)加重第一種溶質(zhì)元素在二次枝晶間的偏析。關(guān)鍵詞：相場法；三元合金；過冷度；等溫凝固；二次枝晶窯：筌三蠶坌壘蘭堡絲墾蘭塞塑絲鎏堡簍AbstractManycastingisfoundedbygeneralindustrialalloysconsistofmultiplecomponents．Themechanicalpropertiesanddurabilitypropertyofthecastinglieonthesolidificationmicrostructureo
4、fthecasting．Modelingofmicrostructureformationusingphase—fieldmodelwillhelptoevaluateandoptimizethecastingsprocessingtechnologysoastoimprovetheirquality．InthispapegweUSeFe—C—Palloyasanexampletostudythesolidificationprocessofmultiplecomponentsalloys．Inthisstudy,weusedthephase—
5、fieldmodelextendedbyKKSmodel，coupledtwoconcentrationfieldisusedtosimulatedendritegrowthofgrainsforFe-C-Palloyinsolidificationprocess．Theanisotropiesofsurfaceenergyandkineticsareconsideredandthethermalnoiseisintroducedintotheenergyconservationequation．Intheprocessofsimulation
6、．theVisualC++6．0wasusedtocalculatetheprogramandtheTecplot9．0wasusedtoachievethevisionofresults．Inordertosavetimeofcalculationandimprovetheefficiency,aninterpolativemethodisusedtoachievethecouplingofthemacrofieldandthemicrofield．Insimulation，wemainlystudiedtheinfluenceofdiffe
7、rentanisotropycoefficients、undercoolingonshapesofdendritesanddistributionofsoluteforsinglegrain；Theinfluenceofdifferentanisotropycoefficients、undercoolingonshapesofsecondarybranchofdendriteanddistributionofsoluteinsecondarybranchofdendrites；Thegrowthandremeltingofsecondarybr
8、anchandtertiarybranchofdendritewerereappearedinthesimulation．Atlast，westudi
