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相场法模拟热耦合强度对纯Ni枝晶生长的影响

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稀有金属材料与工程 2014年第4期43卷 841-845页

作者：赵宇宏刘卫津侯华中北大学山西太原030051

基于Karma的薄界面极限相场模型,研究了相场和温度场耦合强度对过冷纯Ni熔体中枝晶生长行为的影响。模拟结果表明:随着热耦合强度的减弱,相场受温度场的影响作用减弱,固-液相界面前沿扰动变大,主枝出现二次枝晶并逐渐发达粗化,其粗化方... 详细信息

基于Karma的薄界面极限相场模型,研究了相场和温度场耦合强度对过冷纯Ni熔体中枝晶生长行为的影响。模拟结果表明:随着热耦合强度的减弱,相场受温度场的影响作用减弱,固-液相界面前沿扰动变大,主枝出现二次枝晶并逐渐发达粗化,其粗化方式由缩颈熔断向枝晶臂合并方式转变。同时,枝晶尖端的生长速率增大、曲率半径减小。瞬态过程中枝晶尖端生长速度大于稳态生长速度,随着生长过程的进行,枝晶尖端生长速度逐渐降低,直至达到稳态值,计算结果与微观可解理论吻合良好。

关键词：相场法耦合强度微观可解理论二次枝晶

相场法模拟扩散场相互作用对沉淀相形貌及成分的影响

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金属学报 2007年第10期43卷 1107-1112页

作者：张玉祥王锦程杨玉娟杨根仓周尧和西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

在把网格引入的各向异性的影响降低到合理范围的基础上,采用相场法研究了在无弹性场作用时,沉淀颗粒间的扩散场相互作用对沉淀相形貌及成分的影响.模拟结果表明:由于扩散场的相互作用,在沉淀相生长及粗化过程中,沉淀颗粒形貌可出现圆形... 详细信息

在把网格引入的各向异性的影响降低到合理范围的基础上,采用相场法研究了在无弹性场作用时,沉淀颗粒间的扩散场相互作用对沉淀相形貌及成分的影响.模拟结果表明:由于扩散场的相互作用,在沉淀相生长及粗化过程中,沉淀颗粒形貌可出现圆形→方形→圆形→菱形→圆形的多种变化,且沉淀内部呈现成分不均匀性.随着沉淀相体积分数的增大,沉淀颗粒间的扩散场相互作用加强,对沉淀相形貌及其成分的影响也更加显著.

关键词：相场法沉淀组织扩散场相互作用

相场法研究Ni-Al间作用势对Ni75Al14Cr11合金L10预析出相的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第1期49卷 169-176页

作者：董卫平汪彬宫宁宁陈铮浙江师范大学工学院浙江金华321004 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 浙江师范大学浙江金华321004

采用微观相场法研究了Ni75Al14Cr11合金第1个近邻到第4个近邻Ni-Al原子间相互作用势对L10预析出相沉淀过程的影响。结果表明,当第3近邻Ni-Al原子间相互作用势增大或第4种近邻Ni-Al原子间相互作用势减少时,L10预析出相和L12平衡相均提前... 详细信息

采用微观相场法研究了Ni75Al14Cr11合金第1个近邻到第4个近邻Ni-Al原子间相互作用势对L10预析出相沉淀过程的影响。结果表明,当第3近邻Ni-Al原子间相互作用势增大或第4种近邻Ni-Al原子间相互作用势减少时,L10预析出相和L12平衡相均提前沉淀,且L10预析出相体积分数减少而L12相的最终体积分数几乎不变;当第3近邻Ni-Al原子间相互作用势减少或第4近邻Ni-Al原子间相互作用势的增大时,L10预析出相和L12最终相都会推迟沉淀,且L10预析出相和L12相体积分数均增大;与上述2种情况相比,改变第1近邻Ni-Al原子间相互作用势对L10预析出相沉淀过程的影响较小,而改变第2近邻Ni-Al原子间相互作用势对沉淀过程几乎没有影响。进一步研究表明,Ni-Al原子间相互作用势改变不影响合金的沉淀机制,将影响L10预析出相、L12平衡相的析出时间、速度和2种相的体积分数,沉淀形貌等,从而影响Ni75Al14Cr11高温合金的结构和性能,对合金优化设计有指导意义。

关键词：相场法预析出相 Ni75Al14Cr11合金原子间相互作用势

相场法模拟弹性场对沉淀相变组织演化及相平衡成分的影响

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物理学报 2006年第5期55卷 2433-2438页

作者：张玉祥王锦程杨根仓周尧和西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用相场法模拟沉淀组织在不均匀共格本征弹性场及外加约束弹性应变作用下的演化历程,探讨了不均匀共格本征弹性场及外加约束弹性应变对共格沉淀组织演化的影响规律,并分析了弹性场在沉淀相变中对基体与沉淀相的平衡成分的影响.

关键词：相场法沉淀组织弹性场相平衡成分

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相场法模拟多元合金过冷熔体中的枝晶生长

物理学报 2006年第3期55卷 1341-1345页

作者：龙文元蔡启舟魏伯康陈立亮南昌航空工业学院材料科学与工程学院南昌330034 华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074

在二元合金相场模型研究的基础上,进行扩展获得了多元合金相场模型.以Al-Si-Mg三元合金为例,采用该相场模型实现了逼真地模拟多元合金凝固过程的等轴枝晶生长,得到了二次或更高次晶臂生长等复杂的枝晶形貌.随着第三组元Mg含量的减少,枝... 详细信息

在二元合金相场模型研究的基础上,进行扩展获得了多元合金相场模型.以Al-Si-Mg三元合金为例,采用该相场模型实现了逼真地模拟多元合金凝固过程的等轴枝晶生长,得到了二次或更高次晶臂生长等复杂的枝晶形貌.随着第三组元Mg含量的减少,枝晶的二次枝晶越发达,枝晶中溶质的偏析越严重,枝晶尖端的生长速率和半径越大,与丁二腈-丙酮体系中枝晶尖端生长速率、半径随溶质浓度变化关系的理论计算和实验结果相符合.另外,枝晶初生晶臂中心的溶质浓度最低,在被二次晶臂包围的界面区域的溶质浓度最高;固液界面区域具有较大的浓度梯度,其中枝晶尖端前沿的梯度最大.

关键词：相场法多元合金凝固过程枝晶生长

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相场法模拟对流速度对上游枝晶生长的影响

物理学报 2008年第7期57卷 4585-4589页

作者：陈玉娟陈长乐西北工业大学凝聚态结构与性质陕西省重点实验室西安710072

基于Tong和Beckermann等提出的耦合流场的相场模型,采用有限差分法对纯金属凝固过程进行二维模拟计算,研究了不同对流速度对金属枝晶生长的影响.结果表明:在有对流情况下,上游及下游枝晶呈现不对称形貌,上游枝晶生长速度明显比下游方向... 详细信息

基于Tong和Beckermann等提出的耦合流场的相场模型,采用有限差分法对纯金属凝固过程进行二维模拟计算,研究了不同对流速度对金属枝晶生长的影响.结果表明:在有对流情况下,上游及下游枝晶呈现不对称形貌,上游枝晶生长速度明显比下游方向生长速度快.随着对流速度的增大,上游尖端过冷度也增大,枝晶生长也越快.这是由于流体速度越大,对上游枝晶冲刷越强,上游枝晶尖端实际过冷度越大,枝晶生长越迅速.

关键词：相场法对流速度上游枝晶

相场法模拟强各向异性作用下二元合金枝晶生长

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中国有色金属学报 2011年第9期21卷 2216-2222页

作者：袁训锋丁雨田兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室兰州730050

基于Wheeler模型和Eggleston修正强界面能各向异性的方法,建立耦合溶质场和温度场的相场模型,模拟强界面能和界面动力学各向异性下Ni-Cu合金的枝晶生长过程。结果表明:两种各向异性均显著影响枝晶生长,在强界面动力学各向异性下,固相以... 详细信息

基于Wheeler模型和Eggleston修正强界面能各向异性的方法,建立耦合溶质场和温度场的相场模型,模拟强界面能和界面动力学各向异性下Ni-Cu合金的枝晶生长过程。结果表明:两种各向异性均显著影响枝晶生长,在强界面动力学各向异性下,固相以类矩形方式沿?110?方向生长;在强界面能各向异性及同时存在两种各向异性下,固相以枝晶方式沿?100?方向生长,界面方向不连续,枝晶臂主枝尖端出现棱角。在各向异性强度取值相同情况下,仅有界面能各向异性时,?100?方向枝晶尖端温度梯度大,生长迅速,稳态生长速度比同时存在两种各向异性的大32.26%;仅有界面动力学各向异性时,?100?方向枝晶尖端温度梯度小且溶质浓度高,生长缓慢,稳态生长速度比同时存在两种各向异性的小48.92%。

关键词：二元合金界面能各向异性界面动力学各向异性相场法枝晶生长

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相场法模拟NiCu合金非等温凝固枝晶生长

物理学报 2011年第4期60卷 86-91页

作者：王明光赵宇宏任娟娜穆彦青王伟杨伟明李爱红葛洪浩侯华中北大学材料科学与工程学院太原030051

利用相场模型与溶质场、温度场进行耦合计算,以Ni-40.83%Cu合金为例模拟了二元合金枝晶生长过程.系统研究相场模型中相场和温度场耦合强度对枝晶形貌和浓度分布的影响.模拟结果表明:随着耦合强度的增加,相场受温度场的影响加大,界面前... 详细信息

利用相场模型与溶质场、温度场进行耦合计算,以Ni-40.83%Cu合金为例模拟了二元合金枝晶生长过程.系统研究相场模型中相场和温度场耦合强度对枝晶形貌和浓度分布的影响.模拟结果表明:随着耦合强度的增加,相场受温度场的影响加大,界面前沿变得不稳,扰动被放大,主枝上出现了二次枝晶.同时,枝晶尖端的生长速率增大,而枝晶尖端的曲率半径减小,枝晶前沿的溶质富集现象也更严重;另外,计算结果与Ivantsov理论符合较好.

关键词：相场法 NiCu合金枝晶生长 Ivantsov理论

相场法模拟Fe-C合金中奥氏体-铁素体等温相变过程

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金属学报 2016年第11期52卷 1449-1458页

作者：张军郑成武李殿中中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

运用相场法研究了Fe-C合金在临界区等温过程中发生的奥氏体-铁素体相变过程.通过分析铁素体生长过程中C的扩散行为,发现奥氏体-铁素体相变表现为混合控制生长的特征,奥氏体/铁素体相界面处于非平衡状态.进一步研究了不同等温温度(1010,1... 详细信息

运用相场法研究了Fe-C合金在临界区等温过程中发生的奥氏体-铁素体相变过程.通过分析铁素体生长过程中C的扩散行为,发现奥氏体-铁素体相变表现为混合控制生长的特征,奥氏体/铁素体相界面处于非平衡状态.进一步研究了不同等温温度(1010,1048和1087 K)下奥氏体-铁素体相变的微观组织和C浓度场的演化情况.结果表明,随着等温温度的降低,铁素体形核率增加,铁素体相变平衡体积分数增加,但奥氏体内部C浓度分布的不均匀程度加剧,1010 K等温时的微观组织呈现为不规则细小铁素体晶粒围绕分散分布的残余奥氏体的两相结构.随着等温温度的降低,奥氏体-铁素体相变过程表现出由扩散控制生长模式向界面控制生长模式转化的趋势.

关键词：相场法奥氏体铁素体 C浓度场混合控制相变模式