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基于均匀形核的金属液滴凝固过程
  • ISSN号:2095-9389
  • 期刊名称:《工程科学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TF123[冶金工程—粉末冶金;冶金工程—冶金物理化学]
  • 作者机构:[1]北京科技大学数理学院,北京100083, [2]北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(10972030;50904005); 中央高校基本科研业务专项(FRF-BR-11-034B); 材料先进制备技术教育部重点实验室开放课题(KLAMP-1102); 教育部博士点基金资助项目(20100006110026)
中文摘要:

研究了均匀形核的金属液滴凝固过程,应用渐近分析法求得金属液滴内晶核生长数学模型的渐近解,分析了表面张力、界面动力学参数、初始晶核尺寸和过冷度对晶核界面生长速度、晶核半径以及液滴凝固时间的影响.在一定的过冷条件下,表面张力和界面动力学参数显著减缓了晶核界面生长速度.在凝固开始的很短时间内晶核界面生长速度迅速上升,当速度上升到最大值后,随着晶核半径的增大,界面生长速度逐渐减慢,表面张力和界面动力学参数对晶核生长速度的作用也逐渐减小.过冷度越大,液滴凝固时间越短.经过在开始的瞬变凝固阶段之后,温度场从设定的初始分布迅速地调整为由过冷度、表面张力、界面动力学参数等所确定的特定温度分布.

英文摘要:

The solidification of metallic droplets based on homogeneous nucleation is studied by a mathematical model of nucleus growth in metallic droplets. An asymptotic solution to the model is obtained by the asymptotic analysis method. The effects of surface tension, interface kinetic parameter, initial nucleus size, and undercooling on the growth rate, radius, and solidification time of the nucleus are analyzed on the basis of the asymptotic solution. It is found that surface tension and interface kinetics parameter significantly decrease the growth rate of the nucleus under a certain undercooling condition. The growth rate of the nucleus rapidly rises in the initial short period of solidification. After the growth rate of the nucleus reaches its maximum~ it gradually descends with the increase of nucleus radius. In the meantime, the effects of surface tension and interface kinetic parameter on the growth rate of the nucleus decline gradually. With the increase of undercooling, the solidification time of the droplet decreases. After transient solidification within the initial short period, the temperature distribution in the droplet is rapidly modified from some initial distribution to a certain temperature distribution determined by undercooling, surface tension, interface kinetic parameter, etc.

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期刊信息
  • 《工程科学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:北京科技大学
  • 主编:张欣欣
  • 地址:北京市海淀区学院路30号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:xuebaozr@ustb.edu.cn
  • 电话:010-62332875
  • 国际标准刊号:ISSN:2095-9389
  • 国内统一刊号:ISSN:10-1297/TF
  • 邮发代号:82-303
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,全国高等学校自然科学学报系统优秀学报评比一等奖,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 日本日本科学技术振兴机构数据库,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)
  • 被引量:392