非均匀温度场下枝晶生长状态

摘要：

为了掌握非均匀温度场下微观组织的演变规律,本工作采用改进的元胞自动机模型,在完成算法验证的基础上,对比微观组织在均匀温度场和非均匀温度场下组织演变的异同,并系统研究微观组织在非均匀温度场中的枝晶形貌、尖端生长速率和域内溶质分布以及多晶组织的演变规律.研究结果表明:该模型仿真结果与CA-FD模型结果误差范围在1.4％以内;枝晶凝固末端尖端速率在温度均匀场内趋于稳定,而在非均匀场内表现为持续上升;固相溶质浓度在非均匀场内随着枝晶臂的延展而增大,在均匀场内则保持不变.对于非均匀温度场内单枝晶生长,冷速达到10 K/s时,枝晶臂的长度达到1030μm,较均匀场增加49.3％,当冷速达到30 K/s时,枝晶臂长度达到1460μm,同比增加了111.6％;冷速的加强使枝晶内部固相溶质浓度增加,出现更多侧向枝晶臂,使固/液界面区域溶质出现波动,呈现不规则分布;多晶组织在非均匀温度场内平均溶质浓度随冷速的增大而上升,且域内合金在凝固结束后固相比例随冷速的增加由45％增加到65％,同时观察到域内溶质富集,多次枝晶臂的产生和枝晶臂粗化等现象.

关键词：元胞自动机、枝晶生长、非均匀温度场、冷却速率

所属期刊栏目：51

分类号：TG21;TG113(铸造)

资助基金：国家自然科学基金51375041

在线出版日期：2022-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：3707-3715