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

【摘要】：微觀組織計算機模擬的發(fā)展及應(yīng)用是凝固理論用于實際生產(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、隨機方法以及相場法。相場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其枝晶界面演化的復(fù)雜形貌,是當前凝固組織微觀模擬研究的前沿領(lǐng)域�；贙arma極限薄界面相場模型,分析了熱耦合強度對純Ni枝晶生長的影響。隨著熱耦合強度逐步減弱,潛熱溫度場對相場的抑制作用削弱,主枝出現(xiàn)更多的二次枝晶且逐步粗化。采用耦合熱擾動的相場模型,對Ni-Cu合金枝晶生長過程中的枝晶形貌和微觀偏析進行計算。隨過冷度增加,一次枝晶干軸對稱中心處的溶質(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)擴散層越薄,枝晶的微觀偏析越嚴重。即溶質(zhì)微觀偏析程度隨過冷度的增大而增大�；赪BM II型相場模型,在其基礎(chǔ)上對界面區(qū)域的溶質(zhì)濃度設(shè)定進行進一步細化定義和分析,使其更符合實際的凝固情況。對模型中的界面厚度進行修正,并在此基礎(chǔ)上對Ni-Cu合金枝晶生長過程中的枝晶形貌和溶質(zhì)分布進行了模擬。隨界面厚度減小,二次枝晶更發(fā)達,枝晶主干變細。界面厚度越小,固液界面前沿溶質(zhì)擴散層就變得越薄,其前沿的溶質(zhì)就更容易擴散到相鄰的液相中,枝晶生長就越快。
【關(guān)鍵詞】：微觀組織 凝固相場法 枝晶生長 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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 隨機性方法12-13
• 1.3.3 相場法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 相場方法模擬凝固微觀組織的歷史16-18
• 1.5 本文的研究內(nèi)容18-19
• 2 相場模型19-39
• 2.1 相場模型理論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 擴散界面模型23-24
• 2.3 相場模型24-38
• 2.3.1 相場基本原理24-26
• 2.3.2 純物質(zhì)的相場模型26-27
• 2.3.3 純物質(zhì)三維相場模型27-31
• 2.3.4 二元單相合金相場模型31-33
• 2.3.5 相場模型參數(shù)33-35
• 2.3.6 各向異性35
• 2.3.7 熱擾動35-36
• 2.3.8 相場差分穩(wěn)定性條件36
• 2.3.9 相場圖像參數(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的非等溫相場法模擬39-48
• 3.1 引言39
• 3.2 耦合溫度場的相場方程39-40
• 3.3 計算的初始邊界條件40
• 3.4 數(shù)值計算方法40-41
• 3.5 材料物性參數(shù)41
• 3.6 相場模擬與結(jié)果分析41-46
• 3.7 本章小結(jié)46-48
• 4 過冷度對Ni-Cu合金枝晶生長的相場法模擬48-56
• 4.1 引言48
• 4.2 二元合金相場控制方程48-50
• 4.2.1 相場方程48-49
• 4.2.2 溶質(zhì)擴散方程49
• 4.2.3 溫度場控制方程49
• 4.2.4 擾動模型49-50
• 4.3 數(shù)值計算參數(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合金枝晶生長的相場法模擬56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 控制方程56-59
• 5.2.1 耦合溫度場的相場方程56-58
• 5.2.2 溶質(zhì)擴散方程58
• 5.2.3 熱擴散方程58-59
• 5.3 計算參數(shù)的選擇與確定59-60
• 5.3.1 相場計算參數(shù)的確定59
• 5.3.2 擾動的選擇59-60
• 5.3.3 界面厚度x的修正60
• 5.4 數(shù)值計算60-61
• 5.4.1 初始條件和邊界條件60
• 5.4.2 數(shù)值計算方法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對枝晶生長的影響61-64
• 5.5.2 不同界面厚度對枝晶生長的影響64-65
• 5.6 本章小結(jié)65-67
• 6 結(jié)論67-68
• 參考文獻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

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