中文摘要：

在金属的凝固过程中，外力（机械、电磁搅拌、超声以及热冲击等）的作用可以使得生成的树枝晶大量的破碎，从而产生均匀的、细小的微观组织，最终极大地提高铸件的质量和性能。而对于各种外力对枝晶破碎的影响机制，在现有研究中则存在很多的争议。本项目的研究目标则是为了解决这些已有的争议，建立一套可靠的、直接的科学理论或数学、物理模型从而可以很准确地解释以及预测这些因素在枝晶破碎过程的作用，同时定量描述这种破碎对最终铸件的组织以及性能的影响作用。在数学模型方面，本项目采用相场方法，建立热-溶质-对流耦合的相场模型，同时开发准确、高效的并行算法，求解多枝晶在不同外力场情况下的生长以及破碎状态；在实验方面采用高强度X射线同步辐射技术观察金属合金凝固过程中枝晶生长以及破碎过程，验证相关模型和破碎理论。最终建立相关的物理实验装置用于测试外力对1-2kg实际铸件的枝晶破碎过程，为在工业上合理有效地应用该技术奠定基础。