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铸造合金凝固组织的计算机模拟与预测

稀有金属材料与工程 2003年第6期32卷 401-406页

作者：许庆彦柳百成清华大学北京100084

数值模拟技术与计算机技术的迅速发展,使凝固过程的数值模拟正在由宏观向微观转变。微观模拟不仅可以得到材料的凝固组织,而且还能为宏观模拟提供准确的潜热释放信息。对宏观和微观现象的完整耦合可以使我们对铸造凝固过程作出更加准确... 详细信息

数值模拟技术与计算机技术的迅速发展,使凝固过程的数值模拟正在由宏观向微观转变。微观模拟不仅可以得到材料的凝固组织,而且还能为宏观模拟提供准确的潜热释放信息。对宏观和微观现象的完整耦合可以使我们对铸造凝固过程作出更加准确的模拟预测。针对目前微观组织模拟的研究现状,介绍了几种主要的模拟研究方法,如确定性模拟方法、随机性模拟方法和相场方法等,阐述了其主要特征和模拟微观组织时存在的优缺点,并给出了各种模拟方法的计算实例。由于凝固组织数值模拟的复杂性,对其进行深入的研究是必要的,也是未来计算材料科学的重要发展方向。最后对微观模拟中的问题及发展方向作了分析。

关键词：宏观模拟微观模拟凝固组织确定性模拟随机性模拟相场方法

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创新·强基·智能——建设制造强国

中国机械工程 2020年第1期31卷 13-18页

作者：柳百成清华大学机械工程学院清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室

世界工业发达国家美、德、英等国“重振制造业”的发展战略均将智能制造作为发展趋势。我国制造业总体而言,大而不强。我国已是世界制造第一大国,但创新能力弱、缺乏关键核心及共性技术。我国《制造强国发展战略》聚焦“五大工程”,其... 详细信息

世界工业发达国家美、德、英等国“重振制造业”的发展战略均将智能制造作为发展趋势。我国制造业总体而言,大而不强。我国已是世界制造第一大国,但创新能力弱、缺乏关键核心及共性技术。我国《制造强国发展战略》聚焦“五大工程”,其中将智能制造作为主攻方向,而“五大工程”是相互联系和相互支持的。数字化设计与制造是智能制造关键共性技术,而建模与仿真是数字化设计与制造的科学基础。要全面实施智能制造,建成制造强国,任重而道远。

关键词：创新工业强基智能制造制造业

基于两套网格的CA方法模拟铸造镁合金凝固过程枝晶形貌演化

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金属学报 2009年第12期45卷 1414-1420页

作者：霍亮韩志强柳百成清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室北京100084

提出了一种基于两套网格的元胞自动机(CA)模型,用来模拟铸造镁合金凝固过程的枝晶形貌演化.模型中采用的两套网格,一套为四边形正交网格,用来求解溶质扩散方程;另一套为正六边形网格,用来进行CA方法的计算,以反映镁合金枝晶形貌的六重... 详细信息

提出了一种基于两套网格的元胞自动机(CA)模型,用来模拟铸造镁合金凝固过程的枝晶形貌演化.模型中采用的两套网格,一套为四边形正交网格,用来求解溶质扩散方程;另一套为正六边形网格,用来进行CA方法的计算,以反映镁合金枝晶形貌的六重对称特征.模型中,枝晶尖端生长驱动力由界面平衡溶质浓度和求解扩散方程得出的界面实际溶质浓度的差值决定.应用该模型计算了AZ91D镁合金自由凝固条件下的单个等轴晶生长和定向凝固条件下的柱状枝晶生长以及Mg-10Gd-2Y-0.5Zr(质量分数,%)镁合金多晶粒等轴晶生长.将模拟结果与浇铸AZ91D镁合金的块状试件和Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的阶梯试件进行了对比.

关键词：镁合金枝晶形貌数值模拟元胞自动机方法六边形网格

镍基单晶高温合金γ′相筏化组织三维相场模拟研究

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特种铸造及有色合金 2023年第1期43卷 92-98页

作者：冯秋水夏鹄翔许庆彦柳百成清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室

针对镍基单晶高温合金的γ′相组织的筏化过程,建立了三维弹塑性多元多相场模型。该模型中包含多种元素组分的成分信息,并对γ′相的4种等效有序状态进行了区分。通过该模型实现了对CMSX-4合金在单轴压缩条件下的γ′相筏化组织演变的... 详细信息

针对镍基单晶高温合金的γ′相组织的筏化过程,建立了三维弹塑性多元多相场模型。该模型中包含多种元素组分的成分信息,并对γ′相的4种等效有序状态进行了区分。通过该模型实现了对CMSX-4合金在单轴压缩条件下的γ′相筏化组织演变的三维模拟,模拟结果与已有研究一致。分析了筏化过程中的元素成分分布和力学分布信息。模拟结果表明,外载条件对不同元素的扩散情况产生了影响,塑性应变的分布则影响了弹性驱动力的分布情况,在共同作用下,γ′相形成了筏化组织。

关键词：高温合金相场模拟筏化