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镁基合金自由枝晶生长的相场模拟研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O627.42[理学—有机化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]西北工业大学应用物理系,陕西省凝聚态结构与性质重点实验室,西安710129
  • 相关基金:中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:3102014KYJD026)、国家自然科学基金(批准号:61078057,51172183,6147130,11102164)、陕西省自然科学基金(批准号:2012JQ8013)、西北工业大学专项研究基金(批准号:NPU-FFR-JC20110273,JC201155,JC20120246)和西北工业大学新人新方向(批准号:13GH014602)资助的课题.
中文摘要:

利用定量相场模型,以Mg-0.5 wt.%Al合金为例模拟了基面((0001)面)内镁基合金的等温自由枝晶生长过程.通过研究该合金体系数值模拟的收敛性,获得了最优化值耦合参数λ=5.5及网格宽度△x/W0=0.4,并在该参数下系统研究了各向异性强度和过饱和度对枝晶尖端生长速度、尖端曲率半径、Peclet数及稳定性常数σ~*的影响.结果表明,由微观可解性理论得到的稳定性系数σ^*与ε6拟合值σ^*∝ε6^1.81905,更接近理想值σ^*ε6∝ε6^1.75.此外,当过饱和度Ω〈0.6时,稳定性系数σ~*不随ε6的变化而变化,而当Ω〉0.6时,稳定性系数σ^*随着ε6的增加而减小.这反映了枝晶的生长由扩散控制向动力学控制的转变.随着过饱和度的增加,枝晶形貌由雪花状枝晶向圆状枝晶转变.

英文摘要:

In this paper,the process of the free dendritic growth of Mg-0.5 wt.%Al alloy in the basal plane(0001) is simulated in two-dimensional system by using a quantitative phase-field model.A convergence study is carried out to choose the optimal coupling parameter A and grid width △x/W0 in simulation.Then we systematically discuss the effects of the anisotropic strength e and the supersaturation Ω on dendritical tip growth velocity,radius,Peclet number,and stability parameter σ^*.Results show that the stability parameter σ^* defined by the theory of microscopic solvability is a function of the anisotropy strength ε,i.e.,σ^* ∝ε^1.81905,which is obviously closest to σ^*ε∝ε^1.75 obtained from the analytical solution.Moreover,for Ω 0.6,the stability parameter σ^* is approximately a constant while it sharply and monotonically decreases with the augment of the value of e for Ω 0.6.This indicates that there is a transition from solute-controlled dendrite to kinetic dendrite as Ω increases.Furthermore,the transition of the growth pattern from the snow-like to the circle-like patterns occurs as Ω increases.

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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