功能梯度材料制備過程中輸運現(xiàn)象的研究.pdf

1、凝固過程中大量復(fù)雜的輸運現(xiàn)象,是生產(chǎn)功能梯度材料的關(guān)鍵問題,包括動量、熱量、成分和顆粒的輸運.該文對這些輸運現(xiàn)象展開了研究.首先,從微觀方程出發(fā),利用相函數(shù)和體積平均推導(dǎo)了多相流宏觀方程.其次,對顆粒與凝固面的相互作用模型進行了比較,提出了顆粒與橢圓枝晶界面作用模型,并給出了建立穩(wěn)態(tài)模型的方法和步驟.再次,提出了重力作用下一維Al/SiC系統(tǒng)凝固模型,并用有限容積法進行了數(shù)值求解.計算結(jié)果表明,當從底部冷卻,并開始凝固時,在凝固件的頂部

2、有一個無顆粒區(qū),中間有一個等顆粒體積分數(shù)(最大堆積濃度)區(qū),底部有一個顆粒體積分數(shù)漸變區(qū).在此基礎(chǔ)上,就各參數(shù)對凝固件中顆粒濃度分布的影響進行了研究.當初始顆粒體積分數(shù)比較大時,無顆粒區(qū)較小,降低冷卻溫度可以使?jié)舛葷u變區(qū)增大.最后,采用多相流模型對不同冷卻條件下Al-Si/SiC系統(tǒng)二維凝固過程進行了數(shù)值模擬,對頂面冷卻、底面冷卻、側(cè)面冷卻和四面冷卻條件下,無顆粒、小顆粒和大顆粒的情況進行了研究.計算給出的溶質(zhì)分布表明,對于分凝系數(shù)小于