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相场法模拟多元合金过冷熔体中的枝晶生长
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG111.4[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学] TG422.1[金属学及工艺—焊接]
  • 作者机构:[1]南昌航空工业学院材料科学与工程学院,南昌330034, [2]华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10176009)及江西省材料科学与工程研究中心开放基金(批准号:ZX200301017)资助的课题.
中文摘要:

在二元合金相场模型研究的基础上,进行扩展获得了多元合金相场模型.以Al-Si-Mg三元合金为例,采用该相场模型实现了逼真地模拟多元合金凝固过程的等轴枝晶生长,得到了二次或更高次晶臂生长等复杂的枝晶形貌.随着第三组元Mg含量的减少,枝晶的二次枝晶越发达,枝晶中溶质的偏析越严重,枝晶尖端的生长速率和半径越大,与丁二腈.丙酮体系中枝晶尖端生长速率、半径随溶质浓度变化关系的理论计算和实验结果相符合.另外,枝晶初生晶臂中心的溶质浓度最低,在被二次晶臂包围的界面区域的溶质浓度最高;固液界面区域具有较大的浓度梯度,其中枝晶尖端前沿的梯度最大.

英文摘要:

A phase-field model for muhicomponent alloys based on the binary phase-field model has been developed. The isothermal dendritic growth of Al-Si-Mg alloys is presented as a numerical example, accordingly, the dendrite growing morphology of multicomponent alloys solidification could be simulated realistically using the phase-field model. As the result, the intricate figures such as secondary and tertiary dendrite arms are revealed. The decrease of solute Mg can trigger the growth of the secondary arms and increase the solute microsegregation rate, the tip speed and radius of dendrite. The variation of the speed and the radius in the dendrite tip agrees well with theoretical and experimental results in succinonitrile-acetone system. In addition, the spines of the primary arms have lowest concentration, and the mushy regions between the dendrite secondary arms have the highest concentration; the solute gradients are higher in the vicinity of the S/L interface regions, and highest in the tip.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876