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凝固微观组织的多层次模拟 2004 .pdf
第 14 卷第 6 期 中国有色金属学报 2004 年 6 月
Vol. 14 No. 6 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Jun. 2004
( )
文章编号 : 1004 0609 2004 06 0928 06
凝固微观组织的多层次模拟①
1 2
郭洪民 , 杨湘杰
( 1. 南昌大学 材料科学与工程学院 , 南昌 330047 ; 2. 南昌大学 机电工程学院 , 南昌 330029)
摘 要 : 通过引入溶质再分配、溶质扩散、界面能各向异性和界面曲率 , 构建了描述合金凝固微观组织形态演变
的元胞自动机模型。在介观和微观尺度上的模拟结果表明 , 该模型可有效地解决微观组织形成的多尺度问题。模
拟结果清晰地再现了与实测结果相一致的枝晶形态和生长现象。根据分形理论采用分维定量比较了模拟结果和实
验结果 , 两者的计盒维数分别为 1. 703 和1. 694 , 阐述了分维定量表征枝晶形貌的物理含义。模拟结果表明熔体过
冷度和树枝晶的计盒维数呈近似抛物线关系。
关键词 : 微观组织模拟 ; 多尺度 ; 元胞自动机 ; 分维
中图分类号: TG 248 文献标识码 : A
Multiscale modeling of solidification microstructure
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GUO Hongmin , YANG Xiangjie
( 1. School of Materials Science and Engineering , Nanchang University ,
Nanchang 330047 , China ;
2. School of Mechanical and Electronic Engineering , Nanchang University ,
Nanchang 330029 , China)
Abstract : A modified model was built up by adopting solute diffusion , solute redistribution , interface anisotropy and interface
curvature at S/ L interface. Simulation results at mesoscopic and microscopic levels exhibit a number of experimental features ,
which indicate that the present model can effectively solve the multiscale problem during solidification. Based on the fractal theo
ry , the dendritic morphologies
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