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文檔簡介
1、本文建立了耦合凝固和熔化效應的二維和三維元胞自動機(Cellular Automaton,CA)模型。采用該模型模擬了由溫度梯度區(qū)域熔化(Temperature Gradient Zone Melting,TGZM)效應引起的糊狀區(qū)中熔池的遷移現(xiàn)象。模擬研究了抽拉速度、熔池初始位置和溫度梯度等因素對TGZM效應的影響,將模擬結果與解析模型的預測結果進行比較驗證。研究發(fā)現(xiàn),當抽拉速度低于臨界抽拉速度時,熔池會向移動的液相線遷移并進入液相區(qū)
2、域;而當抽拉速度高于臨界抽拉速度時,熔池會朝向移動的固相線遷移。對于給定的抽拉速度,位于糊狀區(qū)內(nèi)臨界位置以上的熔池會遷移進入液相區(qū),而位于臨界位置以下的熔池會朝向固相線遷移。此外,溫度梯度越高,合金成分越低,熔池在糊狀區(qū)的遷移速度越快。CA模型與解析解預測結果符合良好。
采用透明合金原位觀察實驗和CA模擬,分析研究溫度梯度作用下丁二腈-丙酮合金在糊狀區(qū)中的顯微組織形貌的演化。實驗和模擬均觀察到了TGZM效應引起的二次枝晶臂及液
3、滴向高溫方向的遷移現(xiàn)象、大枝晶臂粗化伴隨著小枝晶臂重熔、相鄰枝晶臂從尖端或根部合并的3種枝晶臂粗化模式、以及枝晶臂從根部發(fā)生熔斷等現(xiàn)象。枝晶臂的遷移速度隨溫度梯度的提高而加快;在抽拉速度大于枝晶臂平均遷移速度的條件下,隨保溫時間的延長,枝晶臂的遷移速度降低。實驗值、解析解和模擬結果吻合良好。將初始顯微組織為等軸晶的合金在溫度梯度下進行保溫時,晶界處首先發(fā)生熔化形成液相。經(jīng)過一段時間保溫后,高溫和低溫區(qū)域的固相平均成分低于和高于初始成分,
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