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，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、山東人學博t學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，對過冷純金屬凝固過程枝品的生長進行了模擬，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制。首先，本文在二維Wheeler模型的基礎上，考慮了熱擴散各向異性及固液相熱擴散差異、結構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，對控制方程進行標準二階中心有限差分，考慮到最近鄰和次近鄰的網格因素，對V2≯采用九點法離散，以消除網格各向異性的影響；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向分枝生長行為的影響規(guī)律，探討了結構起伏、能量起伏對過冷純金屬熔體中樹枝晶生長的影響規(guī)律。結果表明，過冷熔體中存在的大量結構起伏和能量起伏是引發(fā)二次技晶的凼素之一，較小強度的起伏不會影響枝品尖端的穩(wěn)態(tài)生長行為。隨著結構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，并在起伏強度達到一定值時，一次枝晶可能會轉變?yōu)楹Ｔ逍螒B(tài)生長。二次技晶的百分比與起伏強度可以用對數(shù)關系描述：s=0．0761n(0．32靠)+o．34。此外，在結構起伏和能量起伏強度一定的情況下，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過冷度大小有關。當開始出現(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，導致晶粒的自
4、身細化。該過程可以解釋金屬與合會熔體在過冷條件下晶粒細化的現(xiàn)象。同時隨著過冷度的增大，晶體中二次枝晶越來越友達，其百分比與過冷度大致呈正比關系。再次，研究了金屬的同一液熱擴散系數(shù)比(∥=k。／斷)對過冷熔體中樹枝晶側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散系數(shù)對樹枝晶生長的影響規(guī)律，建立了不同熱擴散條件下尖端過冷度、速度、半徑隨時間變化的關系。結果表明，針對固一液熱擴散差異，系統(tǒng)地研究發(fā)現(xiàn)，金屬固一液熱擴散系數(shù)比∥越大，側向分支的生K受到強烈的抑制，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散系數(shù)成正比，尖端半徑與熱擴敞系數(shù)成反比。關鍵訓：過冷；枝晶生長；相場法；結構起伏：能量起伏山東太學博十學位論文一地舍榍強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
