本文關(guān)鍵詞：NiCu合金的相場(chǎng)法模擬及相關(guān)模型的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微觀組織計(jì)算機(jī)模擬的發(fā)展及應(yīng)用是凝固理論用于實(shí)際生產(chǎn)的最佳途徑。目前能夠模擬微觀組織的模型主要有:確定性方法、隨機(jī)方法以及相場(chǎng)法。相場(chǎng)法由于能夠有效的描述系統(tǒng)在非平衡狀態(tài)下所形成的復(fù)雜相界面的演變,不用跟蹤其固液界面區(qū)域的形態(tài),就能模擬金屬凝固時(shí)其枝晶界面演化的復(fù)雜形貌,是當(dāng)前凝固組織微觀模擬研究的前沿領(lǐng)域�；贙arma極限薄界面相場(chǎng)模型,分析了熱耦合強(qiáng)度對(duì)純Ni枝晶生長(zhǎng)的影響。隨著熱耦合強(qiáng)度逐步減弱,潛熱溫度場(chǎng)對(duì)相場(chǎng)的抑制作用削弱,主枝出現(xiàn)更多的二次枝晶且逐步粗化。采用耦合熱擾動(dòng)的相場(chǎng)模型,對(duì)Ni-Cu合金枝晶生長(zhǎng)過程中的枝晶形貌和微觀偏析進(jìn)行計(jì)算。隨過冷度增加,一次枝晶干軸對(duì)稱中心處的溶質(zhì)濃度升高,一次枝晶干和二次枝晶臂間富集了更多的溶質(zhì)。過冷度越大,固液界面前沿溶質(zhì)擴(kuò)散層越薄,枝晶的微觀偏析越嚴(yán)重。即溶質(zhì)微觀偏析程度隨過冷度的增大而增大。基于WBM II型相場(chǎng)模型,在其基礎(chǔ)上對(duì)界面區(qū)域的溶質(zhì)濃度設(shè)定進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化定義和分析,使其更符合實(shí)際的凝固情況。對(duì)模型中的界面厚度進(jìn)行修正,并在此基礎(chǔ)上對(duì)Ni-Cu合金枝晶生長(zhǎng)過程中的枝晶形貌和溶質(zhì)分布進(jìn)行了模擬。隨界面厚度減小,二次枝晶更發(fā)達(dá),枝晶主干變細(xì)。界面厚度越小,固液界面前沿溶質(zhì)擴(kuò)散層就變得越薄,其前沿的溶質(zhì)就更容易擴(kuò)散到相鄰的液相中,枝晶生長(zhǎng)就越快。
【關(guān)鍵詞】：微觀組織 凝固相場(chǎng)法 枝晶生長(zhǎng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.15
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 微觀組織模擬的研究方法11-12
• 1.2.1 材料模擬尺度的劃分11-12
• 1.3 凝固過程微觀組織的模擬方法12-14
• 1.3.1 確定性方法12
• 1.3.2 隨機(jī)性方法12-13
• 1.3.3 相場(chǎng)法13-14
• 1.3.4 以上幾種模擬方法的優(yōu)劣分析14
• 1.4 凝固微觀組織形成過程模擬的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4.1 隨機(jī)性方法模擬凝固微觀組織的歷史和現(xiàn)狀15
• 1.4.2 確定性方法模擬凝固微觀組織的歷史和現(xiàn)狀15-16
• 1.4.3 相場(chǎng)方法模擬凝固微觀組織的歷史16-18
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容18-19
• 2 相場(chǎng)模型19-39
• 2.1 相場(chǎng)模型理論19-22
• 2.1.1 引言19
• 2.1.2 朗道理論19-21
• 2.1.3 金茲堡-朗道理論21-22
• 2.2 界面模型22-24
• 2.2.1 尖銳界面模型22-23
• 2.2.2 擴(kuò)散界面模型23-24
• 2.3 相場(chǎng)模型24-38
• 2.3.1 相場(chǎng)基本原理24-26
• 2.3.2 純物質(zhì)的相場(chǎng)模型26-27
• 2.3.3 純物質(zhì)三維相場(chǎng)模型27-31
• 2.3.4 二元單相合金相場(chǎng)模型31-33
• 2.3.5 相場(chǎng)模型參數(shù)33-35
• 2.3.6 各向異性35
• 2.3.7 熱擾動(dòng)35-36
• 2.3.8 相場(chǎng)差分穩(wěn)定性條件36
• 2.3.9 相場(chǎng)圖像參數(shù)的獲取36-37
• 2.3.10程序流程圖37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 3 純Ni的非等溫相場(chǎng)法模擬39-48
• 3.1 引言39
• 3.2 耦合溫度場(chǎng)的相場(chǎng)方程39-40
• 3.3 計(jì)算的初始邊界條件40
• 3.4 數(shù)值計(jì)算方法40-41
• 3.5 材料物性參數(shù)41
• 3.6 相場(chǎng)模擬與結(jié)果分析41-46
• 3.7 本章小結(jié)46-48
• 4 過冷度對(duì)Ni-Cu合金枝晶生長(zhǎng)的相場(chǎng)法模擬48-56
• 4.1 引言48
• 4.2 二元合金相場(chǎng)控制方程48-50
• 4.2.1 相場(chǎng)方程48-49
• 4.2.2 溶質(zhì)擴(kuò)散方程49
• 4.2.3 溫度場(chǎng)控制方程49
• 4.2.4 擾動(dòng)模型49-50
• 4.3 數(shù)值計(jì)算參數(shù)的確定50
• 4.3.1 初始及邊界條件50
• 4.3.2 數(shù)值計(jì)算方法50
• 4.4 模擬結(jié)果及分析50-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 5 不同界面厚度下Ni-Cu合金枝晶生長(zhǎng)的相場(chǎng)法模擬56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 控制方程56-59
• 5.2.1 耦合溫度場(chǎng)的相場(chǎng)方程56-58
• 5.2.2 溶質(zhì)擴(kuò)散方程58
• 5.2.3 熱擴(kuò)散方程58-59
• 5.3 計(jì)算參數(shù)的選擇與確定59-60
• 5.3.1 相場(chǎng)計(jì)算參數(shù)的確定59
• 5.3.2 擾動(dòng)的選擇59-60
• 5.3.3 界面厚度x的修正60
• 5.4 數(shù)值計(jì)算60-61
• 5.4.1 初始條件和邊界條件60
• 5.4.2 數(shù)值計(jì)算方法60-61
• 5.5 模擬結(jié)果與分析61-65
• 5.5.1 修正界面厚度中Τ對(duì)枝晶生長(zhǎng)的影響61-64
• 5.5.2 不同界面厚度對(duì)枝晶生長(zhǎng)的影響64-65
• 5.6 本章小結(jié)65-67
• 6 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果73-74
• 致謝74-75

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱昌盛,程俊,王智平;相場(chǎng)法模擬中計(jì)算方法研究概述[J];鑄造;2004年09期

2 梁敏潔;陳錚;王永欣;褚忠;;合金微結(jié)構(gòu)的微觀相場(chǎng)法模擬[J];熱加工工藝;2006年08期

3 李永勝;陳錚;王永欣;盧艷麗;趙宇宏;;合金沉淀過程的微觀相場(chǎng)法計(jì)算機(jī)模擬[J];材料導(dǎo)報(bào);2004年08期

4 任娟娜;王明光;李愛紅;趙宇宏;;合金沉淀過程相場(chǎng)法模擬研究進(jìn)展[J];熱加工工藝;2011年10期

5 劉靜;段萌萌;;相場(chǎng)模擬對(duì)流影響凝固組織形成的研究進(jìn)展[J];鑄造技術(shù);2012年04期

6 田衛(wèi)星,鄭洪亮,詹成偉,孫建俊,侯紀(jì)新,國(guó)洪軒,王旭波,田學(xué)雷;相場(chǎng)法凝固數(shù)值模擬的研究進(jìn)展[J];中國(guó)鑄造裝備與技術(shù);2005年04期

7 楊玉娟;王錦程;楊根倉;朱耀產(chǎn);;共晶形貌選擇及界面失穩(wěn)的多相場(chǎng)模擬[J];金屬學(xué)報(bào);2006年09期

8 于志生;劉平;龍永強(qiáng);;基于Ginzburg-Landau理論的相場(chǎng)法研究進(jìn)展[J];熱加工工藝;2008年16期

9 趙彥;張洪宇;韋華;鄭啟;金濤;孫曉峰;;鎳基單晶高溫合金中γ'相筏化行為的相場(chǎng)法研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2013年35期

10 陳志;宋慶軍;陳安琪;李陽;孔佑超;李峰;;相場(chǎng)法模擬凝固微觀組織演化研究進(jìn)展[J];鑄造技術(shù);2011年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 汪麗媛;柳占立;莊茁;;相場(chǎng)法解應(yīng)力場(chǎng)及微結(jié)構(gòu)演化[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

2 馮露;王世斌;亢一瀾;劉美華;李林安;沈珉;;金屬凝固過程中應(yīng)力及非均勻材料性質(zhì)演化的相場(chǎng)模擬[A];塑性力學(xué)新進(jìn)展——2011年全國(guó)塑性力學(xué)會(huì)議論文集[C];2011年

3 馮小輝;楊院生;李應(yīng)舉;童文輝;;合金成分對(duì)共格析出動(dòng)力學(xué)影響的相場(chǎng)模擬[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國(guó)高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

4 李月嬋;施榮沛;王翠萍;劉興軍;王云志;;剪切場(chǎng)對(duì)聚合物材料相分離組織影響的相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 胡銳;王軍;黃春麗;寇宏超;李金山;;電磁攪拌對(duì)枝晶生長(zhǎng)過程影響的相場(chǎng)法模擬[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

6 倪勇;;電話線起泡屈曲形貌演化的相場(chǎng)模擬[A];第五屆全國(guó)固體力學(xué)青年學(xué)者研討會(huì)會(huì)議日程摘要集[C];2012年

7 褚忠;陳錚;高桂霞;;Ni_(75)Cr_(13)Al_(12)合金中原子替代的微觀相場(chǎng)模擬[A];第四屆中國(guó)CAE工程分析技術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

8 蘇煜;都敬娜;;低維鐵電納米結(jié)構(gòu)環(huán)形疇的相場(chǎng)數(shù)值模擬[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 韓國(guó)民;鑄造Mg-Al合金時(shí)效析出過程的相場(chǎng)模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];清華大學(xué);2014年

2 朱耀產(chǎn);二元共晶層片生長(zhǎng)的多相場(chǎng)法數(shù)值模擬[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

3 馮力;多元合金凝固微觀組織的相場(chǎng)法模擬研究[D];蘭州理工大學(xué);2009年

4 趙達(dá)文;過冷熔體凝固的相場(chǎng)法自適應(yīng)有限元模擬[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

5 呂良星;金屬組織轉(zhuǎn)變與變形的相場(chǎng)與晶體塑性模擬及其耦合模型[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

6 李永勝;溫度對(duì)Ni_（75）Al_xV_（25-x）合金沉淀過程影響的微觀相場(chǎng)模擬[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

7 楊濤;晶體結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)變的O點(diǎn)陣?yán)碚摵途w相場(chǎng)法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 侯超杰;NiCu合金的相場(chǎng)法模擬及相關(guān)模型的研究[D];中北大學(xué);2016年

2 劉靜;金屬凝固過程微觀組織形成的相場(chǎng)法模擬研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

3 賈偉建;凝固微觀組織相場(chǎng)法模擬[D];蘭州理工大學(xué);2005年

4 李生建;基于多相場(chǎng)模型的二元合金層片生長(zhǎng)研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

5 胡衛(wèi)英;金屬過冷熔體中枝晶側(cè)枝生長(zhǎng)的相場(chǎng)法模擬[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

6 王剛;微觀組織相場(chǎng)法模擬的算法優(yōu)化[D];南昌航空大學(xué);2014年

7 王潔玉;二元合金凝固過程的相場(chǎng)模擬研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

8 張麗麗;溫度場(chǎng)下枝晶生長(zhǎng)的相場(chǎng)法模擬[D];沈陽師范大學(xué);2012年

9 趙宇輝;鋁合金微觀組織相場(chǎng)法數(shù)值模擬技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2006年

10 何帥;相場(chǎng)法的準(zhǔn)確性與邊界曲率的關(guān)系研究[D];浙江大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：NiCu合金的相場(chǎng)法模擬及相關(guān)模型的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：269120