本文選題：焊接冶金 + 數(shù)值模擬��； 參考：《材料科學(xué)與工藝》2015年01期

【摘要】：利用元胞自動機(jī)和有限差分(CA-FD)法,采用宏-微觀兩種尺度,將宏觀溫度場與微觀枝晶生長過程耦合在一起,再現(xiàn)了Fe-0.06%C二元合金焊接熔池的凝固過程.同時,探討了邊界散熱速率對焊接熔池中枝晶生長形貌及晶粒尺寸的影響;分析了形核基底數(shù)與枝晶生長間的關(guān)系;并用實(shí)驗(yàn)對模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證.結(jié)果表明,在熔池凝固過程中,溫度梯度沿散熱邊界向絕熱邊界方向不斷減小,等溫線弧度不斷增大;熔池散熱邊界附近的液相中溶質(zhì)濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于絕熱邊附近和模擬區(qū)域中心的液相溶質(zhì)濃度;模擬區(qū)域內(nèi)的溫度梯度隨著邊界散熱速率的增大而升高.此外,隨著形核基底的增加,柱狀晶數(shù)量基本不變;而等軸晶數(shù)量不斷增多,分布范圍逐漸擴(kuò)大,但尺寸有所減小.模擬結(jié)果反映了焊接熔池的凝固過程,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合,為實(shí)際焊接工藝的選取提供了一定的參考.
[Abstract]:By using the cellular automata and the finite difference (CA-FD) method, the macro and micro two scales are used to combine the macro temperature field with the microdendritic growth process, and the solidification process of the welding pool of the Fe-0.06%C two element alloy is reproduced. Meanwhile, the influence of the boundary heat dissipation rate on the dendrite growth morphology and grain size in the weld pool is discussed. The relationship between the number of nucleation base and the growth of dendrite, and the results of the simulation are verified by experiments. The results show that the temperature gradient decreases along the heat dissipation boundary in the adiabatic boundary, and the arc of the isotherm increases continuously during the solidification process of the molten pool, and the solute concentration in the liquid phase near the heat dissipation boundary of the molten pool is far higher than that near the adiabatic edge and the simulation. The concentration of liquid solute in the center of the region; the temperature gradient in the simulated region increases with the increase of the boundary heat dissipation rate. In addition, with the increase of the nucleation base, the number of columnar crystals is basically unchanged, while the number of equiaxed grains increases, the distribution range expands gradually, but the size decreases. The simulation results reflect the solidification process of the weld pool. It is consistent with the experimental results, and provides a reference for the selection of actual welding process.
【作者單位】： 西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51274162) 國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(863計(jì)劃)(2013AA031303) 陜西省基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2012JM6003)
【分類號】：TG407

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2042299