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《耦合相圖計算的凝固過程顯微偏析形成數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、耦合相圖計算的凝固過程顯微偏析形成數(shù)值模擬+博士研究生姓名：導(dǎo)師姓名：學(xué)校名稱：摘要劉永剛孫國雄教授東南大學(xué)隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，凝固過程的微觀數(shù)值模擬已成為當前材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。顯微偏析數(shù)值模擬作為凝固過程微觀模擬的研究方向之～，可以用來評價和優(yōu)化工藝，指導(dǎo)后續(xù)加工處理，提高鑄件質(zhì)量，具有重要的實際應(yīng)用價值。本文在前人所做工作的基礎(chǔ)上，建立了耦合相圖計算的顯微偏析模型和數(shù)值方法，在微觀計算中考慮了主要的動力學(xué)因素，包括樹枝晶的粗化、固相溶質(zhì)逆擴散、枝晶尖端過冷、隨溫度變化的熱物性參數(shù)。宏／微觀耦合采用簡化的迭代耦合方法，在宏觀計算中應(yīng)用了近期先進的潛熱處理方法。
2、在建立顯微偏析模型和算法的基礎(chǔ)上，在Vc++6．0平臺上開發(fā)了合金凝固過程顯微偏析形成數(shù)值模擬軟件，并且耦合了相圖計算軟件Pandat2．0。本文以水冷金屬型內(nèi)凝固的A1．4．5％wtCu合金鑄錠為例進行了仿真計算，程序運行結(jié)果表明，該軟件具有很好的計算效率。為了驗證所建立的顯微偏析模型以及算法，進行了與模擬實例相同條件下的試驗研究，并且測定了鑄錠中特定點的冷卻曲線和實際顯微偏析參數(shù)，包括二次臂間距、共晶相體積分數(shù)、二次臂內(nèi)的溶質(zhì)分布狀況。結(jié)果表明，宏觀計算冷卻曲線與測定的冷卻曲線吻合很好，顯微偏析的模擬結(jié)果與試驗結(jié)果也比較一致。所以本文的顯微偏析模型和算法可以真實地反映合
3、金凝固過程中顯微偏析的形成過程。本文研究了微觀時間步數(shù)對顯微偏析模擬的影響，指出基于迭代方法的顯微偏析模擬結(jié)果與微觀時間步數(shù)之間的關(guān)系為弱影響，不需大量的微觀節(jié)點數(shù)目即可獲得收斂很好的模擬結(jié)果；討論了枝晶尖端過冷對顯微偏析參數(shù)的影響，對于本文所研究的系統(tǒng)及凝固條件，枝晶尖端過冷對顯微偏析計算結(jié)果的影響不顯著；此外，本文還研究了計算相圖對顯微偏析模擬結(jié)果的影響，指出當采用簡化相圖時，共晶相體積分數(shù)的計算結(jié)果與試驗結(jié)果相去甚遠，不能得到準確的顯微偏析模擬結(jié)果。關(guān)鍵詞：顯微偏析，數(shù)值模擬，相圖計算，凝固過程，耦合，數(shù)值方法國家自然科學(xué)基金(59974011)資助項日Simulat
4、ionoilformingofmicrosegregationduringsolidificationprocesscouplingwithcalculationofphasediagrams+ByLIUYong—gangSupervisedbyProf．SUNGuo—xiongSoutheastUniversityABSTRACTWiththefleetdevelopmentofcomputertechnology,microsimulationofsolidificationprocesshasbeenoneofthehotspotsinmaterialsscience
5、researchfieldatpresent．Asoneofresearchorientationsinmicrosimulationareaforsolidificationprocess，microsegregationsimulationcanbeusedtoevaluateandoptimizethecastingsprocessingorsubsequentprocessingtechnologysoastoimprovetheirquality．Obviously,itdoeshavesignificantpracticalmerit．Onthebasisofp
6、reviousresearchwork，modelsandnumericalmethodscouplingwithcalculatedphasediagramsweresetupformicrosegregationsimulation．Themainkineticeffectsthatcallinfluencemierosegregationareaccountedforinthemodeling．Theseeffectsincludethatsecondarydendritearmcoarsening，solidstatebackdiffusion，primarytip
7、undercoolingandvariablethermophysicalparametersaccordingtotemperature．SimplifiediterativecouplingmethodisusedforcouplingmicrocalculationwithmacroheatflowsimulationAndanup—to-datemodelforlatentheatliberationtreatmentisselectedformacrocalculation．Afterthemodelsa
