二元共晶層片生長的多相場法數(shù)值模擬.pdf

1、西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文二元共晶層片生長的多相場法數(shù)值模擬姓名：朱耀產(chǎn)申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料加工工程指導(dǎo)教師：楊根倉20070601曲此I：業(yè)入學(xué)[學(xué)博十學(xué)位論文通過模擬階躍變速、線性變速和震蕩變速三種不同的變速生長，發(fā)現(xiàn)界面平均生長速率和界面平均過冷度相對于變速時刻均具有明顯的滯后性，共晶片層間距調(diào)整受變速方式的影響。在階躍增速時片層間距的調(diào)整呈突變式分叉細化，而在階躍減速過程呈漸變式層片的湮沒、合并以及自身相的長大粗化，這兩個

2、過程所表現(xiàn)出的強烈非對稱性與實驗觀測結(jié)果一致。線性增速過程中，片層間距調(diào)整通過漸變式分叉進行，而線性減速過程中，片層間距的調(diào)整通過層片的湮沒以及自身楣的長大進行，與階躍減速過程類似。抽拉速率小振幅的震蕩引起共晶層片形成類似于lAD震蕩不穩(wěn)定性形態(tài)，而大振幅的震蕩將引起層片分叉細化與層片的湮沒及合并粗化過程交替進行。3Pb—Sn共晶生長采用耦合cALPHAD的多相場模型和亞規(guī)則溶液模型，模擬了定向凝固條件下實際Pbsn共晶合金的穩(wěn)態(tài)生長過

3、程。發(fā)現(xiàn)溶質(zhì)sn在固／液界面前沿以及固相內(nèi)均為周期性分布。另一方面，由于體積分數(shù)的差異，口相界面前沿溶質(zhì)Sn成分趨于共晶成分晚的路徑較砑目前沿趨近cE的距離長。共晶組織模擬結(jié)果與實驗結(jié)果十分吻合。4模型合金定向凝固的定量模擬利用Folch多相場模型，模擬了模型共晶合金層片從仞始靜態(tài)平界面到穩(wěn)態(tài)彎曲界面的建立過程。發(fā)現(xiàn)界面平均生長速度由初始負值逐漸收斂于實際抽拉速率，三相節(jié)點在穩(wěn)態(tài)建立過程中，由初始震蕩，最終收斂于穩(wěn)定位置，同時接觸角趨于