金屬學(xué)與金屬工藝

Al-7Si-Mg鋁合金凝固過程形核模型建立及枝晶生長過程數(shù)值模擬

陳瑞，許慶彥，柳百成，等

針對(duì)鋁合金砂型鑄造較低冷速特點(diǎn)，通過實(shí)測和分析不同凝固條件下的冷卻曲線，建立了適用于鋁合金形核密度隨最大形核過冷度呈指數(shù)性變化的形核函數(shù).通過與熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、平衡相圖數(shù)據(jù)庫相耦合，并利用空間坐標(biāo)變化等算法，建立了適用于三元鋁合金二維、三維枝晶生長的CA模型.在該模型中，同時(shí)考慮了溶質(zhì)擴(kuò)散、成分過冷、曲率過冷、晶體擇優(yōu)取向以及不同組元之間相互作用等重要因素的影響.利用建立的形核和生長模型，模擬了 Al-7Si-0.36Mg合金在不同凝固條件下的二維枝晶演化及形貌特征，描述了溶質(zhì)組元的分布特征以及定量地預(yù)測了二次枝晶臂間距的變化，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比.三維枝晶的模擬結(jié)果有效的說明了實(shí)際觀察到的枝晶空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和多樣性，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好.

三元鋁合金；形核模型；元胞自動(dòng)機(jī)；枝晶生長；二次枝晶臂間距

來源出版物：金屬學(xué)報(bào)，2015，51（6）： 733-744