【摘 要】
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建立了耦合温度场、流场、溶质场的CA-LBM(元胞自动机-格子玻尔兹曼方法)数值模型,并用该模型研究了Al-4.7％Cu固溶体合金的凝固过程.模拟结果再现了单个枝晶、多个枝晶以及全域凝固过程中的枝晶形貌和溶质偏析,并研究了自然对流对溶质分布、温度场和枝晶形貌的影响.研究结果表明,自然对流对单个枝晶形貌有明显的影响,使枝晶生长非对称化,即迎流方向的枝晶生长得到促进,顺流方向的枝晶生长受到抑制.对铸锭
【机 构】
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河北工业大学材料科学与工程学院,天津300130
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建立了耦合温度场、流场、溶质场的CA-LBM(元胞自动机-格子玻尔兹曼方法)数值模型,并用该模型研究了Al-4.7％Cu固溶体合金的凝固过程.模拟结果再现了单个枝晶、多个枝晶以及全域凝固过程中的枝晶形貌和溶质偏析,并研究了自然对流对溶质分布、温度场和枝晶形貌的影响.研究结果表明,自然对流对单个枝晶形貌有明显的影响,使枝晶生长非对称化,即迎流方向的枝晶生长得到促进,顺流方向的枝晶生长受到抑制.对铸锭CET过程的计算表明,自然对流促进温度均匀化,在凝固过程中等温线弯曲程度先增大后减小.另外,自然对流加速了凝固进程,并有细化晶粒的作用.CA-LBM模型再现了自然对流条件下柱状晶的竞争生长、柱状晶向等轴晶的转变以及溶质的晶界偏析.
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