鋁硅合金以其特有的綜合性能在汽車和航空航天等領(lǐng)域獲得了迅猛的發(fā)展。但是由于鑄造工藝的差別,合金性能差異較大,不同的凝固方式會產(chǎn)生不同的微觀組織,從而造成同一成分或不同成分合金之間宏觀性能的差異。為了準(zhǔn)確的控制合金的宏觀性能,需要透徹的了解凝固過程中微觀組織的演變過程,從而制定出合理的工藝方案,但凝固組織受到多個(gè)外在因素（冷卻速度、合金成分等）的綜合影響,通過實(shí)驗(yàn)探究微觀條件下單個(gè)因素對合金組織形貌的影響較為困難。而作為實(shí)驗(yàn)的有效補(bǔ)充,數(shù)值模擬技術(shù)限制條件較少,可以較好的重現(xiàn)合金凝固過程中微觀組織的演變過程,從而大幅縮短實(shí)驗(yàn)周期。本文以元胞自動機(jī)（CA）方法為理論基礎(chǔ),在Visual Studio 2010 MFC平臺,利用C++語言進(jìn)行編程,分別建立了鋁硅共晶、初生鋁枝晶以及初生硅的形核生長模型。首先對于鋁硅共晶組織,根據(jù)其生長的特點(diǎn),本文采用交叉形核的形核機(jī)制,并通過實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果的對比確定了不同過冷度下,交叉形核模型中臨界形核濃度值的變化規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,得到了共晶鋁硅合金的凝固模型;對于初生鋁,通過引入各向異性函數(shù)和偏心算法,得到了初生鋁的生長模型;對于初生硅,本文通過分析八面體... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?Ａｌ－７Ｓｉ中初生Ａ１枝晶的形貌演變［２１］??

．?’?：?＇?麵論??１０００?ｊｊｍ??圖１－１?Ａｌ－７Ｓｉ中初生Ａ１枝晶的形貌演變［２１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｉｍａｒｙ?Ａ１?ｄｅｎｄｒｉｔｅｓ?ｉｎ?Ａｌ－７Ｓｉ??隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，通過建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)物理模型，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)??大的運(yùn)算能力求解分析晶粒尺度上合金的凝固過程和組織演變逐漸成為一種新??的趨勢。微觀組織數(shù)值模擬技術(shù)限制條件較少，而且作為實(shí)驗(yàn)手段的有效補(bǔ)充，??可以極大地減少實(shí)驗(yàn)工作量，并能準(zhǔn)確的預(yù)測在改變工藝條件時(shí)合金的微觀組織??變化，從而推斷出對應(yīng)條件下合金的力學(xué)性能ｔｑ。微觀組織數(shù)值模擬的求解過程??是指在微觀尺度下以合金凝固過程中涉及到的物理現(xiàn)象為基礎(chǔ)建立一個(gè)數(shù)學(xué)模??型將晶粒形核、生長、溫度場和濃度場等相結(jié)合的過程。經(jīng)過多年的發(fā)展，微觀??組織數(shù)值模擬從定性模擬、定點(diǎn)形核、單一物質(zhì)、二維尺度逐步完善發(fā)展到定量??模擬、隨機(jī)形核、多元合金、三維尺度［２３］，逐漸形成了確定性方法、隨機(jī)性方法??（元胞自動機(jī)方法、蒙特卡羅方法）和相場法。四種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此在模??擬計(jì)算過程中需要根據(jù)計(jì)算需求以及合金組織的生長特點(diǎn)進(jìn)行選擇。??１．２?Ａｌ－Ｓｉ合金微觀組織特點(diǎn)??作為典型的二元共晶合金

?（ｄ）?ｉ＾＾ｆｆＢｒａ??愛幽??圖１－４根據(jù)八叉樹網(wǎng)格技術(shù)模擬得到的單個(gè)等軸晶的生長演變過程??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｉｎｇｌｅ?ｅｑｕｉａｘｅｄ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｇｒｏｗｔｈ?ａｎｄ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｏｃｔｒｅｅ?ｍｅｓｈ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??１．４元胞自動機(jī)模型原理及發(fā)展現(xiàn)狀??作為另一種隨機(jī)性模擬方法，元胞自動機(jī)法（ＣＡ法）是以隨機(jī)性概念為基??礎(chǔ)來處理諸如晶粒形核位置分布、生長時(shí)晶粒取向、溶質(zhì)擴(kuò)散和熱量傳遞等問題。??其模擬原理是首先根據(jù)需要將一維、二維或三維計(jì)算區(qū)域剖分成一定形狀的微觀??網(wǎng)格作為元胞，并賦予其初始狀態(tài)，然后根據(jù)一定的轉(zhuǎn)變規(guī)則，計(jì)算元胞狀態(tài)的??變化。因此，ＣＡ模型一般由五個(gè)部分組成：??（１）

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]基于元胞自動機(jī)的球墨鑄鐵凝固演變數(shù)值模擬[D]. 趙慶明.山東大學(xué) 2016
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本文編號：3103802