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(huì)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(guò)程中微觀組織的演變過(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)探究微觀條件下單個(gè)因素對(duì)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(guò)程中微觀組織的演變過(guò)程,從而大幅縮短實(shí)驗(yàn)周期。本文以元胞自動(dòng)機(jī)（CA）方法為理論基礎(chǔ),在Visual Studio 2010 MFC平臺(tái),利用C++語(yǔ)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(zhǎng)模型。首先對(duì)于鋁硅共晶組織,根據(jù)其生長(zhǎng)的特點(diǎn),本文采用交叉形核的形核機(jī)制,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果的對(duì)比確定了不同過(guò)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(duì)于初生鋁,通過(guò)引入各向異性函數(shù)和偏心算法,得到了初生鋁的生長(zhǎng)模型;對(duì)于初生硅,本文通過(guò)分析八面體... 

【文章來(lái)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

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【學(xué)位級(jí)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(guò)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(guò)程和組織演變逐漸成為一種新??的趨勢(shì)。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(cè)在改變工藝條件時(shí)合金的微觀組織??變化，從而推斷出對(duì)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(guò)程??是指在微觀尺度下以合金凝固過(guò)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(zhǎng)、溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)等相結(jié)合的過(guò)程。經(jīng)過(guò)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(dòng)機(jī)方法、蒙特卡羅方法）和相場(chǎng)法。四種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此在模??擬計(jì)算過(guò)程中需要根據(jù)計(jì)算需求以及合金組織的生長(zhǎng)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(ài)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(zhǎng)演變過(guò)程??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｉｎｇｌｅ?ｅｑｕｉａｘｅｄ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｇｒｏｗｔｈ?ａｎｄ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｏｃｔｒｅｅ?ｍｅｓｈ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??１．４元胞自動(dòng)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(dòng)機(jī)法（ＣＡ法）是以隨機(jī)性概念為基??礎(chǔ)來(lái)處理諸如晶粒形核位置分布、生長(zhǎng)時(shí)晶粒取向、溶質(zhì)擴(kuò)散和熱量傳遞等問(wèn)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)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于元胞自動(dòng)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
[2]單相材料動(dòng)態(tài)再結(jié)晶元胞自動(dòng)機(jī)模型的改進(jìn)[D]. 付杰.山東大學(xué) 2014
[3]GCr15元胞自動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模擬[D]. 李冠運(yùn).武漢理工大學(xué) 2014
[4]MC法模擬二元合金的共晶凝固[D]. 于海青.中國(guó)海洋大學(xué) 2008
[5]晶粒組織演化的元胞自動(dòng)機(jī)模擬[D]. 何東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[6]金屬凝固過(guò)程微觀組織形成的相場(chǎng)法模擬研究[D]. 劉靜.西北工業(yè)大學(xué) 2006
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本文編號(hào)：3103802