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基于相场法的Cr浓度对Fe-Cr合金中α′相析出的影响
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作者 杨文奎 赵宇宏 +2 位作者 孙远洋 赵宝军 侯华 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2019年第6期591-594,共4页
基于Cahn-Hilliard扩散方程,采用时间和空间函数定义场变量描述成分随时间演变,通过相场模型对Fe-35Cr、Fe-40Cr和Fe-45Cr合金的失稳分解行为进行模拟研究,分析沉淀相体积分数、平均粒径和粒度分布变化。结果表明,随着时效时间增加,Fe-C... 基于Cahn-Hilliard扩散方程,采用时间和空间函数定义场变量描述成分随时间演变,通过相场模型对Fe-35Cr、Fe-40Cr和Fe-45Cr合金的失稳分解行为进行模拟研究,分析沉淀相体积分数、平均粒径和粒度分布变化。结果表明,随着时效时间增加,Fe-Cr合金中α′相由最初的蠕虫状,逐渐长大并向椭球状或棒状转变。随着Cr含量升高,α′相的平均半径逐渐增大,平衡体积分数逐渐增大,形核、长大及粗化速率加快。模拟结果有助于理解Fe-Cr合金的相分解和高温双相不锈钢的设计。 展开更多
关键词 FE-CR合金 α′相 相场模型 失稳分解
Mn含量对Fe-Cu-Mn合金纳米富Cu析出相影响的相场法研究
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作者 赵宝军 赵宇宏 +2 位作者 孙远洋 杨文奎 侯华 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期593-600,共8页
采用相场法模拟了Fe-Cu-Mn合金在823K时效时富Cu析出相的三维组织演化图像、体积分数、数量密度和平均颗粒半径随时效时间的变化等。相场模拟研究表明:相分离早期阶段通过失稳分解机制形成富Cu相;同时Mn原子也在富Cu相的中心发生偏聚,在... 采用相场法模拟了Fe-Cu-Mn合金在823K时效时富Cu析出相的三维组织演化图像、体积分数、数量密度和平均颗粒半径随时效时间的变化等。相场模拟研究表明:相分离早期阶段通过失稳分解机制形成富Cu相;同时Mn原子也在富Cu相的中心发生偏聚,在富Cu相开始Ostwald粗化的过程中,Mn原子又从其核心处偏聚到富Cu相和基体的界面处,最终在富Cu相外部形成富Mn环。富Mn环的存在会抑制富Cu相的扩散长大和粗化;富Cu相在时效前期是球状的bcc结构,随着不断长大,转变为椭球形或棒状的fcc结构;提高Mn含量可以加快富Cu相的析出,有利于富Cu相的粗化。 展开更多
关键词 Fe-Cu系合金 纳米富Cu相 RPV钢 相场模型 失稳分解
镁合金微观组织的相场法模拟进展 预览
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作者 贾森森 王永彪 +4 位作者 肖艳秋 吴玉娟 彭立明 刘建秀 刘新田 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期3306-3312,共7页
镁合金微观组织是决定其后期力学性能的关键因素之一。由于镁合金密排六方结构(hcp)的复杂性,传统的微观组织表征手段已经不能完全满足对镁合金组织形貌和演化过程的跟踪。随着数值模拟技术的发展,相场法模拟技术以其独特的优势逐渐成... 镁合金微观组织是决定其后期力学性能的关键因素之一。由于镁合金密排六方结构(hcp)的复杂性,传统的微观组织表征手段已经不能完全满足对镁合金组织形貌和演化过程的跟踪。随着数值模拟技术的发展,相场法模拟技术以其独特的优势逐渐成为当下模拟镁合微观组织演化的有力工具。密排六方结构具有不同于面心立方结构晶体(fcc)的各向异性特征,需要建立适合hcp结构的相场模型。目前,很多相场模拟大都集中于立方结构体系的合金,对hcp结构的合金相场模拟的研究起步较晚。尤其是镁合金,作为最轻的金属结构材料,具有密度小,比强度、比刚度高等优点,在航空、汽车及国防军工等领域得到广泛应用。虽然近年来对镁合金微观组织演化进行了大量相场模拟研究,但是仍面临许多问题:(1)研究大都集中在商用镁合金模拟工作上,而其他镁基合金如镁稀土合金的模拟研究相对较少;(2)模拟尺度大多为二维空间,三维、四维尺度的模拟成果相对不多;(3)关于电场、超声场、磁场等物理场下镁合金微观组织的模拟工作相对较少。近年来,以相场法模拟为基础,在模拟过程中分别将外场等不同因素考虑进来,使得镁合金在枝晶组织演变、晶粒生长、沉淀相析出领域的二维和三维模拟更接近真实情况。基于相场模型与热物理参数而提出的KKS模型和多相场模型被最早应用于镁合金凝固过程中,且得到与实验结果相似的模拟结果,这快速推进了合金微观组织的模拟研究,但多相场模型和KKS模型的模拟结果大都是定性描述,很难做到定量对比,而Karma定量模型与各向异性参数的结合有效解决了相场模拟的定量问题。随后,相场模拟被应用于镁合金的再结晶领域,重现了再结晶形核和晶粒长大在不同退火温度下的微观演化过程,并揭示了再结晶形核和长大的动力学机制。相场模 展开更多
关键词 镁合金 微观组织 相场法 数值模拟
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镍基高温合金定向凝固过程枝晶组织相场模拟研究 预览
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作者 许庆彦 杨聪 柳百成 《航空制造技术》 2019年第19期14-20,共7页
镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大... 镍基高温合金是一类重要的高温结构材料,其铸态组织尤其是枝晶组织对最终的性能有重要影响。开发了耦合热力学数据库的相场模型,用于模拟多元镍基高温合金的枝晶生长过程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)来加速相场计算,以实现大尺度范围下的凝固组织相场模拟。对定向凝固单晶枝晶生长进行了模拟研究,结果表明从基底形成枝晶臂经历了从瞬态生长到稳态生长的过程,且整个过程受到传热与溶质扩散的控制。对定向凝固双晶竞争生长(θ=±15°)进行了模拟研究,其中发散型枝晶生长中择优取向枝晶能竞争掉非择优取向的枝晶使得晶界发生移动,而汇聚型枝晶生长中晶界保持不变。最后研究了自然对流对枝晶生长的影响,并将模拟得到元素偏析结果与试验结果进行了对比,发现吻合较好。 展开更多
关键词 定向凝固 枝晶生长 高温合金 相场模拟
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基于OpenCL并行流动影响三维共晶生长多相场模拟 预览
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作者 朱昶胜 金显 +1 位作者 冯力 肖荣振 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第1期11-17,共7页
基于KKSO三维多元合金共晶多相场模型,研究了OpenCL+GPU软硬件体系结构的高性能计算方法,以CBr4-C2Cl6为例,分别在AMD和NVIDIA2种异构平台上通过多进程和多线程的并发执行实现了强迫对流下三维共晶组织的演化过程.结果表明:当计算规模... 基于KKSO三维多元合金共晶多相场模型,研究了OpenCL+GPU软硬件体系结构的高性能计算方法,以CBr4-C2Cl6为例,分别在AMD和NVIDIA2种异构平台上通过多进程和多线程的并发执行实现了强迫对流下三维共晶组织的演化过程.结果表明:当计算规模相同时,分别在不同的平台上取得了一定的加速比.对并行算法在一定程度上进行优化,与CPU平台上的串行算法相比优化后的并行算法在异构平台上分别达到了20.2倍和23.6倍的加速比,大大提高了计算效率.同时,以其强大的浮点计算能力获取较为准确的模拟结果,达到计算效率和可移植性的双重需求,解决了传统求解相场模型存在的计算量大、效率低、限于定性研究等问题. 展开更多
关键词 OPENCL KKSO模型 共晶生长 相场法 数值模拟
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铁磁准同型相界附近畴结构和磁致伸缩响应的压力依赖效应:相场模拟 预览
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作者 张召 董守哲 +3 位作者 卢文建 丁贺贺 胡成超 孙文芝 《聊城大学学报:自然科学版》 2018年第3期46-51,共6页
最近,在超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials,GMMs)体系发现的类似于铁电材料“准同型相界(Morphotropic Phase Boundary,MPB)”的铁磁MPB效应引起了研究者的广泛关注.但是前期关于铁磁MPB的研究大都集中在实验领域,铁磁MP... 最近,在超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials,GMMs)体系发现的类似于铁电材料“准同型相界(Morphotropic Phase Boundary,MPB)”的铁磁MPB效应引起了研究者的广泛关注.但是前期关于铁磁MPB的研究大都集中在实验领域,铁磁MPB处超敏磁弹响应机制尚不清晰.不同于传统唯象模型,我们结合微弹理论开发了能够充分考虑不同相之间的应力、应变相容的相场微磁微弹模型.通过该模型研究了铁磁MPB处不同外场(压力、磁场)条件下磁化翻转和畴结构演化情况,阐明了相界附近微结构演化和宏观磁弹响应的依赖关系.相场微磁微弹理论对超磁致伸缩材料MPB的成功描述为调节铁磁准同型相界提供了有效的科学途径,有望为新型超磁致伸缩材料的高效、低成本开发提理论指导. 展开更多
关键词 相场模拟 准同型相界 磁致伸缩
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Phase-field simulation of the coupled evolutions of grain and twin boundaries in nanotwinned polycrystals 预览
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作者 Yuanyuan DA Yuyang LU Yong NI 《应用数学和力学:英文版》 SCIE EI CSCD 2018年第12期1789-1804,共16页
Nanotwinned polycrystals exhibit an excellent strength-ductility combination due to nanoscale twins and grains.However,nanotwin-assisted grain coarsening under mechanical loading reported in recent experiments may res... Nanotwinned polycrystals exhibit an excellent strength-ductility combination due to nanoscale twins and grains.However,nanotwin-assisted grain coarsening under mechanical loading reported in recent experiments may result in strength drop based on the Hall-Petch law.In this paper,a phase-field model is developed to investigate the effect of coupled evolutions of twin and grain boundaries on nanotwin-assisted grain growth.The simulation result demonstrates that there are three pathways for coupled motions of twin and grain boundaries in a bicrystal under the applied loading,dependent on the amplitude of applied loading and misorientation of the bicrystal.It reveals that a large misorientation angle and a large applied stress promote the twinning-driven grain boundary migration.The resultant twin-assisted grain coarsening is confirmed in the simulations for the microstructural evolutions in twinned and un-twinned polycrystals under a high applied stress. 展开更多
关键词 nanotwin GRAIN growth STRESS effect PHASE-FIELD simulation
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外应力对AZ31镁合金晶粒长大和织构影响的相场模拟 预览
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作者 何日 王明涛 +1 位作者 金剑锋 宗亚平 《中国有色金属学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1083-1091,共9页
建立了一个模拟外应力作用下AZ31镁合金在高温退火过程中晶粒长大和织构演化的三维相场模型.通过3个欧拉角构成的欧拉空间表达晶体学取向,赋予有序化参数以晶体学取向的物理意义.由于镁合金晶体结构为密排六方结构,不同晶体学方向存在... 建立了一个模拟外应力作用下AZ31镁合金在高温退火过程中晶粒长大和织构演化的三维相场模型.通过3个欧拉角构成的欧拉空间表达晶体学取向,赋予有序化参数以晶体学取向的物理意义.由于镁合金晶体结构为密排六方结构,不同晶体学方向存在弹性各向异性,根据每个取向晶粒的(0001)面相对于外应力方向的角度旋转刚度矩阵,得到不同取向晶粒对应的刚度矩阵,从而计算出外应力对不同取向晶粒做的功.结果表明:将模拟结果与已有的实验结果进行了对比分析,织构模拟结果与实验观察到的织构相一致;外应力的增加会使晶粒长大速率加快,当外应力大于600MPa时,可能会导致晶粒的异常长大;此外,当压应力大于400MPa时,AZ31镁合金中会产生?0001?晶向平行于外应力方向的基面织构. 展开更多
关键词 镁合金 相场法 外应力 晶粒长大 织构
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金属凝固过程枝晶生长相场法模拟研究进展 预览
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作者 陈伟鹏 赵宇宏 +2 位作者 张冰 王鸿 侯华 《材料导报》 CSCD 北大核心 2018年第A02期535-539,共5页
近年来,相场法发展迅速,在许多方面得到了应用。本文主要介绍了相场法的发展进程,并对比分析了凝固相场中三种典型的相场模型(WBM模型、Karma模型和KKS模型)。在此基础上,简要概括了凝固相场方法的国内外研究现状,并对相场法今后的发展... 近年来,相场法发展迅速,在许多方面得到了应用。本文主要介绍了相场法的发展进程,并对比分析了凝固相场中三种典型的相场模型(WBM模型、Karma模型和KKS模型)。在此基础上,简要概括了凝固相场方法的国内外研究现状,并对相场法今后的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 金属 凝固枝晶 相场法模拟
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Effect of elastic strain energy on grain growth and texture in AZ31 magnesium alloy by phase-field simulation
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作者 何日 王明涛 +1 位作者 金剑锋 宗亚平 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第12期600-608,共9页
晶体弹性行为的晶体相场模拟 预览 被引量:5
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作者 叶里 黄礼琳 +2 位作者 孔令一 卢强华 高英俊 《广西科学》 CAS 2016年第5期474-477,共4页
【目的】研究晶体相场模型中的弹性相互作用过程。【方法】通过连续的密度场,采用晶体相场模型提取和跟踪每个原子在时间演化过程中的位置,再通过求解PFC方程,并运用原子的位移来构建晶体的弹性能。最后通过调优波动参量和阻尼参数/... 【目的】研究晶体相场模型中的弹性相互作用过程。【方法】通过连续的密度场,采用晶体相场模型提取和跟踪每个原子在时间演化过程中的位置,再通过求解PFC方程,并运用原子的位移来构建晶体的弹性能。最后通过调优波动参量和阻尼参数/?,获得晶体的弹性及粘弹性行为特征。【结果】当/?=0.9时,在力F的作用下,晶体响应是有弹性的。位置距离越远,其对应的应变越大,位移变化与原子对应位置大致成正比,具有弹性关系;当/?=9时,在力F的作用下,位移变化与原子对应位置服从粘弹性响应关系。通过调优波动参量和阻尼参数,获得晶体的弹性及粘弹性行为特征。【结论】改变阻尼参数/?后,可以采用晶体相场模型模拟晶体的弹性及粘弹性行为. 展开更多
关键词 晶体相场 模拟实验 位移 弹性
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镁合金凝固过程三维枝晶形貌和生长取向研究进展:三维实验表征和相场模拟 被引量:4
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作者 荆涛 帅三三 +1 位作者 汪明月 郑启威 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1279-1296,共18页
Mg作为一种典型的hcp结构金属,其枝晶形貌和生长取向受到多种因素的影响,目前针对镁合金中a-Mg枝晶生长模型的描述以及多样性的起源等问题的研究都比较缺乏,基于此,本文综述了本课题组在镁合金凝固微观组织结构三维表征方面取得的研究成... Mg作为一种典型的hcp结构金属,其枝晶形貌和生长取向受到多种因素的影响,目前针对镁合金中a-Mg枝晶生长模型的描述以及多样性的起源等问题的研究都比较缺乏,基于此,本文综述了本课题组在镁合金凝固微观组织结构三维表征方面取得的研究成果.借助同步辐射X射线微观断层扫描技术以及相场数值模型,研究了镁合金凝固过程中a-Mg(X)枝晶生长选择多样性的形成机理以及固溶合金元素(Al,Ca,Zn和Sn等)、固溶元素含量(溶质浓度)等因素对a-Mg枝晶生长选择和演化的影响.研究结果表明,固溶元素、固溶元素含量等因素都会对镁合金中a-Mg三维枝晶形貌和择优取向产生重要影响.在Mg-Ca和Mg-Al(hcp-fcc)合金中,枝晶倾向于以〈1120〉或〈2245〉为择优方向生长.在Mg-Sn(hcp-bct)合金中,等轴生长的枝晶沿着基面上〈1120〉和偏离基面的〈112X〉(X≈2)方向形成一种18次分支的结构,在Mg-Zn(hcp-hcp)合金中,a-Mg枝晶的择优取向会随着Zn含量的增加,从〈1120〉方向朝偏离基面的〈1121〉方向发生连续转变,并在转变的过渡区,发现了超支化的藻状枝晶结构,其原因可能是高各向异性Zn元素的引入带来的固/液界面自由能各向异性的变化.研究结果从一定程度上揭示了镁合金凝固过程中a-Mg枝晶生长形貌和分支结构选择多样性的规律.同时基于快速X射线成像技术率先开展了镁合金凝固过程三维微观结构演化原位表征研究,获得了镁合金凝固过程三维枝晶的生长演化过程. 展开更多
关键词 镁合金 凝固 三维枝晶形貌 相场模拟 X射线微观断层扫描
基于MATLAB奥氏体不锈钢热老化组织演化的相场模拟
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作者 吴丽萍 张玉 《铸造技术》 CAS 北大核心 2015年第5期1122-1126,共5页
建立了奥氏体不锈钢的Fe、Cr二元热力学模型,并采用连续相场法模拟合金的调幅分解过程,通过MATLAB进行编程计算。结果表明,调幅分解组织各向同性,组织特征由合金成分决定。Fe、Cr含量相等时,两相呈相互交错的网状结构;当二者不相等时,... 建立了奥氏体不锈钢的Fe、Cr二元热力学模型,并采用连续相场法模拟合金的调幅分解过程,通过MATLAB进行编程计算。结果表明,调幅分解组织各向同性,组织特征由合金成分决定。Fe、Cr含量相等时,两相呈相互交错的网状结构;当二者不相等时,以多数相为基体,少数相为孤立的球状组织。调幅分解分为早期、中期和晚期3个过程。早期主要为成分波长的调制,中间成分的概率密度函数随着时间的增加而减小;中期为两相分离阶段,合金成分由平均向两边分离;后期主要以粗化为主,中间成分对应的密度下降。Cr含量为0.5%的中间成分概率密度函数明显高于其他两种,且合金组织尺度要比其他合金粗大。几种合金的析出相体积分数变化趋势基本一致,早期析出相体积分数为0%,中期迅速增加,后期缓慢增加。 展开更多
关键词 热老化 调幅分解 Fe-Cr二元合金系 相场模拟
直拉硅单晶中双空洞长大动力学的相场模拟 预览
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作者 关小军 王进 +1 位作者 张向宇 曾庆凯 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1207-1212,共6页
为了研究硅单晶直拉法生长过程中双空洞的长大动力学以及空洞间的相互作用机理,采用已建立的空洞演化的相场模型及其应用程序,模拟研究了直拉硅单晶生长过程中双空洞演化和相关因素的影响规律。结果表明:所建相场模型能够有效地模拟基... 为了研究硅单晶直拉法生长过程中双空洞的长大动力学以及空洞间的相互作用机理,采用已建立的空洞演化的相场模型及其应用程序,模拟研究了直拉硅单晶生长过程中双空洞演化和相关因素的影响规律。结果表明:所建相场模型能够有效地模拟基体中空位扩散和双空洞长大的过程;双空洞长大趋势随着模拟时间和初始空位浓度的增强而加强;随着空洞初始中心间距的增加和初始空位浓度的减小,双空洞长大由相互融合模式转变为独立长大模式。 展开更多
关键词 硅单晶 直拉法生长 相场模拟 双空洞 长大动力学
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基于相场模拟对镍基高温合金制备工艺优化及设计 预览 被引量:3
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作者 曹东甲 塔娜 +1 位作者 杜勇 张利军 《中国材料进展》 CSCD 北大核心 2015年第1期50-63,共14页
材料制备过程中微结构演变的定量描述是材料设计的核心。近年来基于精准热力学和扩散动力学数据库的相场模拟是对微结构演变进行定量描述一种行之有效的方法。作为航空发动机和燃气涡轮叶片等高温零部件的主要用材,高性能镍基高温合金... 材料制备过程中微结构演变的定量描述是材料设计的核心。近年来基于精准热力学和扩散动力学数据库的相场模拟是对微结构演变进行定量描述一种行之有效的方法。作为航空发动机和燃气涡轮叶片等高温零部件的主要用材,高性能镍基高温合金制备工艺的优化及设计一直是各国材料学者研究的热点和难点。首先概述了相场方法及其最新研究进展,以及相场法与CALPHAD(CALculation of PHAse Diagram)数据库耦合技术的发展,随后详细介绍了国内外有关镍基高温合金凝固、固溶及时效过程微结构演变定量相场模拟的报道,以及当前用于建立镍基高温合金微结构与力学性能关系的可行方法。之后给出了两个基于定量相场模拟对镍基高温合金固溶及时效热处理机制进行优化及设计的实例,进一步证明了相场模拟在高性能镍基高温合金设计中的重要作用。最后,指出了对镍基高温合金制备过程微结构演变进行定量相场模拟以及后续工艺优化和设计中存在的主要问题及发展趋势。 展开更多
关键词 镍基高温合金 微结构 相场模拟 CALPHAD 热处理机制 材料设计
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相场法模拟 Zn-Al 二元合金凝固过程中的枝晶生长 预览 被引量:2
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作者 刘芳慧 高明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期149-152,共4页
建立了与温度场和溶质场相耦合的 Zn-Al 二元合金枝晶生长的相场模型,用相场法模拟了枝晶形貌及生长过程。通过分析得到的图像,研究了各向异性强度系数、界面动力学系数以及界面能对枝晶生长形貌和枝晶尖端生长速度的影响。结果表明... 建立了与温度场和溶质场相耦合的 Zn-Al 二元合金枝晶生长的相场模型,用相场法模拟了枝晶形貌及生长过程。通过分析得到的图像,研究了各向异性强度系数、界面动力学系数以及界面能对枝晶生长形貌和枝晶尖端生长速度的影响。结果表明:随着各向异性强度系数的增大,枝晶生长速率增加,且容易出现二次支臂。此外,界面动力学系数和界面能的增大也会不同程度地加速枝晶生长速率并对二次支臂的产生有着较为明显的促进作用。 展开更多
关键词 相场法 枝晶生长 数值模拟 ZN-AL合金
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镁合金微观偏析相场法定量数值模拟 预览 被引量:1
17
作者 尧军平 李翔光 +3 位作者 龙文元 张磊 王法军 李文 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期36-42,共7页
以AZ91D合金为例,模拟研究镁合金凝固时的溶质分布情况,着重定量分析过冷度ΔT对枝晶尖端前沿最高溶质浓度、枝晶干轴对称中心溶质浓度、枝晶尖端溶质扩散层厚度以及溶质偏析比的影响。模拟结果表明:贫 Al 区主要集中于一次枝晶干和... 以AZ91D合金为例,模拟研究镁合金凝固时的溶质分布情况,着重定量分析过冷度ΔT对枝晶尖端前沿最高溶质浓度、枝晶干轴对称中心溶质浓度、枝晶尖端溶质扩散层厚度以及溶质偏析比的影响。模拟结果表明:贫 Al 区主要集中于一次枝晶干和二次枝晶臂的轴对称中心,过冷度ΔT越大,枝晶尖端前沿溶质浓度c*L越高,枝晶干中心溶质浓度*Sc 越高,枝晶尖端前沿溶质扩散层厚度δ越小,偏析比 SR越大,微观偏析越严重,其具体关系分别为c*L1>c*L2>c*L3>c*L4、*S1c >*S2c >*S3c >*S4c 、δ1<δ2<δ3<δ4和SR1>SR2>SR3>SR4。 展开更多
关键词 镁合金 相场法 微观偏析 计算机模拟 密排六方结构
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Si-Ni合金中小晶面枝晶生长的相场法模拟 预览 被引量:2
18
作者 王智平 王宝成 +2 位作者 肖荣振 冯力 朱昶胜 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第18期18042-18046,共5页
相场法作为-种有效预测过冷熔体凝固过程的数值模拟计算方法,在模拟枝晶生长方面得到了广泛应用.应用界面能的校正形式,建立二元合金小晶面枝晶生长的相场模型,对Si-Ni二元合金小晶面枝晶生长进行了模拟.结果表明,当各向异性强度系数超... 相场法作为-种有效预测过冷熔体凝固过程的数值模拟计算方法,在模拟枝晶生长方面得到了广泛应用.应用界面能的校正形式,建立二元合金小晶面枝晶生长的相场模型,对Si-Ni二元合金小晶面枝晶生长进行了模拟.结果表明,当各向异性强度系数超过临界值υ=1/15时,枝晶生长表现出小晶面生长形态,尖端曲率效应消失,呈现出棱角状的不连续结构;同时在枝晶主支上产生大量侧向分支.实验观察验证了小晶面枝晶生长相场模型的有效性. 展开更多
关键词 相场法 数值模拟 小晶面 Si-Ni二元合金
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Phase-field simulation of dendritic growth in a forced liquid metal flow coupling with boundary heat flux 被引量:1
19
作者 DU LiFei ZHANG Rong ZHANG LiMin 《中国科学:技术科学英文版》 SCIE EI CAS 2013年第10期2586-2593,共8页
A phase-field model with forced liquid metal flow was employed to study the effect of boundary heat flux on the dendritic structure forming of a Ni-40.8%Cu alloy with liquid flow during solidification.The effect of th... A phase-field model with forced liquid metal flow was employed to study the effect of boundary heat flux on the dendritic structure forming of a Ni-40.8%Cu alloy with liquid flow during solidification.The effect of the flow field coupling with boundary heat extractions on the morphology change and distributions of concentration and temperature fields was analyzed and discussed.The forced liquid flow could significantly affect the dendrite morphology,concentration and temperature distributions in the solidifying microstructure.And coupling with boundary heat extraction,the solute segregation and concentration diffusion were changed with different heat flux.The morphology,concentration and temperature distributions were significantly influenced by increasing the heat extraction,which could relatively make the effect of liquid flow constrained.With increasing the initial velocity of liquid flow,the lopsided rate of the primary dendrite arm was enlarged and the transition of developing manner of the secondary arms moved to the large heat extraction direction.It was the competition between heat flux and forced liquid flow that finally determined microstructure forming during solidification. 展开更多
关键词 边界提取 液态金属流 场耦合 枝晶生长 相场法 液体流动 浓度扩散 热流
过冷熔体中非等温凝固枝晶生长相场法模拟 被引量:3
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作者 魏涛 郭洪民 杨湘杰 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2013年第1期41-44,47共5页
基于二元合金相场模型。建立了耦合溶质场和温度场的相场模型。采用有限差分法对控制方程进行了数值求解。模拟了A1-Cu二元合金非等温凝固时枝晶生长过程,研究了过冷度对等轴枝晶生长行为的影响。结果表明:过冷度越大,枝晶的侧向越... 基于二元合金相场模型。建立了耦合溶质场和温度场的相场模型。采用有限差分法对控制方程进行了数值求解。模拟了A1-Cu二元合金非等温凝固时枝晶生长过程,研究了过冷度对等轴枝晶生长行为的影响。结果表明:过冷度越大,枝晶的侧向越发达,甚至三次枝晶出现,枝晶尖端生长速度越大,计算范围内温差越大。 展开更多
关键词 相场法 非等温凝固 枝晶生长 数值模拟
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