Al-Cu合金連續(xù)冷卻凝固微觀組織的相場(chǎng)法數(shù)值模擬.pdf

1、沈陽(yáng)理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AICu合金連續(xù)冷卻凝固微觀組織的相場(chǎng)法數(shù)值模擬摘要本文是以相場(chǎng)方法模擬凝固過(guò)程中的枝晶生長(zhǎng)為目的，根據(jù)Kim等人提出的相場(chǎng)模型，將相場(chǎng)與濃度場(chǎng)藕合，采用連續(xù)降溫并補(bǔ)償潛熱的方法，對(duì)AlCu二元合金連續(xù)冷卻過(guò)程中的枝晶生長(zhǎng)進(jìn)行了二維數(shù)值模擬。在模擬過(guò)程中，利用薄界面厚度條件獲得了有關(guān)相場(chǎng)參數(shù)，采用均勻網(wǎng)格的顯式有限差分方法對(duì)控制方程進(jìn)行離散求解。針對(duì)控制方程的差分表達(dá)式采用Fortran90語(yǔ)言編寫(xiě)了主程序，并利

2、用Matlab語(yǔ)言作后處理程序。計(jì)算了AICu合金凝固過(guò)程中不同時(shí)刻相場(chǎng)和濃度場(chǎng)，研究了濃度擾動(dòng)、各向異性系數(shù)、初始固相形狀、過(guò)冷度等參數(shù)對(duì)枝晶形貌的影響，并分析了微觀偏析數(shù)值及縮松產(chǎn)生的位置和原因。通過(guò)計(jì)算固相率的增加，得到因潛熱釋放而升高的溫度，并對(duì)溫降進(jìn)行補(bǔ)償，使計(jì)算更接近真實(shí)情況。只在濃度變化大于0.001%的區(qū)域進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，從而縮短了計(jì)算時(shí)間。模擬結(jié)果顯示，初始固相形狀對(duì)枝晶形貌及其生長(zhǎng)沒(méi)有明顯影響，擾動(dòng)、各向異性系數(shù)和過(guò)冷