AlCu合金凝固枝晶生长的数值模拟.pdf

第 18 卷第 4 期 中国有色金属学报 2008 年 4 月 Vol.18 No.4 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Apr. 2008 文章编号：1004-0609(2008)04-0710-07 Al-Cu 合金凝固枝晶生长的数值模拟 占小红1 ，魏艳红 1, 2 ，马 瑞 1 (1. 哈尔滨工业大学 现代焊接生产技术国家重点实验室，哈尔滨 150001 ； 2. 南京航空航天大学 材料科学与技术学院，南京 210016) 摘 要：基于元胞自动机方法构建了枝晶生长数值模型，并将其应用于 Al-Cu 二元合金凝固过程的模拟。在该模 型中，枝晶尖端生长速度模型基于溶质守恒建立。模拟过程中重点考虑不同冷却速率及形核条件对柱状树枝晶形 态与溶质偏析的影响。计算结果表明，凝固过程中溶质易于富集在枝晶臂之间的封闭或半封闭区域。同时，随着 冷却速率加大，晶界偏析变得更为显著。形核密度在一定程度上影响着枝晶形态，特别是影响着二次和三次枝晶 的生长。 关键词：枝晶生长；数值模拟；元胞自动机 中图分类号：TG 111.4 文献标识码：A Numerical simulation of dendritic grain growing during Al-Cu alloy solidification 1 1, 2 1 ZHAN Xiao-hong , WEI Yan-hong , MA Rui (1. State Key Laboratory of Advanced Welding Production Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China; 2. School of Materials Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics Astronautics, Nanjing 210016, China) Abstract: A dendrite grain growth model that is based on cellular automaton method was developed and applied to simulate the columnar dendrite grain growth during the directional solidification process of Al-Cu binary alloys. And the velocity model was based upon the solute conservation at the solid/liquid interface. The influences of different cooling speeds and different nucleation conditions on the dendrite morphologies and solute segregation were con