資源描述：
《純金屬凝固過程枝晶生長的相場法研究》由會員上傳分享，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、山東人學(xué)博t學(xué)俯論文純臺屬凝圍過程披品t長的相場i上耐fJ彳f摘要采用計算機(jī)建模和數(shù)值模擬建立材料微觀組織與材料加工工藝、材料性能間的聯(lián)系，實現(xiàn)對材料性能的預(yù)測和改善具有重要的工程意義和理論價值。本文利用相場法微觀組織數(shù)值模擬技術(shù)，對過冷純金屬凝固過程枝品的生長進(jìn)行了模擬，研究了不同模擬條件下的枝晶生長方式，探討了過冷純金屆熔體枝晶的生長機(jī)制。首先，本文在二維Wheeler模型的基礎(chǔ)上，考慮了熱擴(kuò)散各向異性及固液相熱擴(kuò)散差異、結(jié)構(gòu)起伏和能蹙起伏的影響，建立了包含控制方程和熱傳輸方程的二維相場模型。
2、在數(shù)值求解過程中，對控制方程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)二階中心有限差分，考慮到最近鄰和次近鄰的網(wǎng)格因素，對V2≯采用九點(diǎn)法離散，以消除網(wǎng)格各向異性的影響；采用了交替隱式差分方法計算無量綱溫度場。其次。運(yùn)用該相場模型，系統(tǒng)研究了過冷對純會屬熔體凝固過程中樹枝晶側(cè)向分枝生長行為的影響規(guī)律，探討了結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏對過冷純金屬熔體中樹枝晶生長的影響規(guī)律。結(jié)果表明，過冷熔體中存在的大量結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏是引發(fā)二次技晶的凼素之一，較小強(qiáng)度的起伏不會影響枝品尖端的穩(wěn)態(tài)生長行為。隨著結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏水平的增大，晶體中二次技晶百
3、分比增加，并在起伏強(qiáng)度達(dá)到一定值時，一次枝晶可能會轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｔ逍螒B(tài)生長。二次技晶的百分比與起伏強(qiáng)度可以用對數(shù)關(guān)系描述：s=0．0761n(0．32靠)+o．34。此外，在結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏強(qiáng)度一定的情況下，過冷度較小時，隨著過冷度的增加，枝晶形貌僅僅是廣泛地自我復(fù)制，同時開始出現(xiàn)二次枝晶的位置越來越靠近枝晶尖端，這和枝晶尖端的動力學(xué)過冷度大小有關(guān)。當(dāng)開始出現(xiàn)二次枝晶的位置與枝晶尖端的距離介于l—2個枝晶尖端半徑時，枝品形貌將會m現(xiàn)重大轉(zhuǎn)變，其主干出現(xiàn)縮頸，在對流作用下枝晶將在縮頸處熔斷，導(dǎo)致晶粒的自
4、身細(xì)化。該過程可以解釋金屬與合會熔體在過冷條件下晶粒細(xì)化的現(xiàn)象。同時隨著過冷度的增大，晶體中二次枝晶越來越友達(dá)，其百分比與過冷度大致呈正比關(guān)系。再次，研究了金屬的同一液熱擴(kuò)散系數(shù)比(∥=k。／斷)對過冷熔體中樹枝晶側(cè)向分枝生長行為的影響規(guī)律，探索了過冷純金屬熔體中熱擴(kuò)散系數(shù)對樹枝晶生長的影響規(guī)律，建立了不同熱擴(kuò)散條件下尖端過冷度、速度、半徑隨時間變化的關(guān)系。結(jié)果表明，針對固一液熱擴(kuò)散差異，系統(tǒng)地研究發(fā)現(xiàn)，金屬固一液熱擴(kuò)散系數(shù)比∥越大，側(cè)向分支的生K受到強(qiáng)烈的抑制，其百分比減少，同時晶體的RMS距離
5、z如越小，晶體的各向異性強(qiáng)度越小。此外研究發(fā)現(xiàn)枝晶穩(wěn)摘要定生長時，其尖端過冷皮和速度與熱擴(kuò)散系數(shù)成正比，尖端半徑與熱擴(kuò)敞系數(shù)成反比。關(guān)鍵訓(xùn)：過冷；枝晶生長；相場法；結(jié)構(gòu)起伏：能量起伏山東太學(xué)博十學(xué)位論文一地舍榍強(qiáng)同吐程枝晶生長的相場法IcIf究AbstraetComputermodelingandnumericalsimulationsofdendriticcrystalgrowthplaysanimportantroleinpredictionandimprovingmaterialproper
6、ties10establishtherelationshipofmaterialproperUesandmaterialprocessingwithmaterialmierostmeture．111iswerkaimedatsimulatingdendriflegrowthdnringsolidifieationofundercooledmeltofpuremetalunderdifferentconditionbyusingphase—fieldmicro-modeling．Themechani
7、smofdendriticgrowthintmderconledmeltisdiseussed．First,besedontheWheeler2-Dmodel，a2-Dphase—fieldmodelwasderivedinlightofanisotropythermaldiffusivity，differentthermaldiffusivityinsolidstateandliquidstate．structuralfluctuationandenergeticfluctuation．Them
8、odelconsistsof2一Dphase-fieldequationsandthermaltransportationequationsThegoverningequationisdiseretizedusingstandardsecondordercentralfinitedifferencemethodwithuniform鰣ds，exceptthatV2≯isdiserefizedusinganine—pointmethodtoreducethegridanisotrop
