金屬學與金屬工藝

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

針對鋁合金砂型鑄造較低冷速特點，通過實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、動力學、平衡相圖數(shù)據(jù)庫相耦合，并利用空間坐標變化等算法，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，同時考慮了溶質(zhì)擴散、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，并與實驗結(jié)果進行了對比.三維枝晶的模擬結(jié)果有效的說明了實際觀察到的枝晶空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和多樣性，并與實驗結(jié)果吻合良好.

三元鋁合金；形核模型；元胞自動機；枝晶生長；二次枝晶臂間距

來源出版物：金屬學報，2015，51（6）： 733-744