金属学报  2005, Vol. 41 Issue (6): 583-587

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枝晶生长的数值模拟

朱鸣芳;陈 晋;孙国雄;洪俊杓

东南大学材料科学与工程系; 南京 210096

Numerical Modeling of Dendritic Growth

ZHU Mingfang; CHEN Jin; SUN Guoxiong;HONG Chunpyo

Department of Materials Science and Engineering; Southeast University; Nanjing 210096

朱鸣芳; 陈; 晋; 孙国雄; 洪俊杓 . 枝晶生长的数值模拟[J]. 金属学报, 2005, 41(6): 583-587 .
, , , , . Numerical Modeling of Dendritic Growth[J]. Acta Metall Sin, 2005, 41(6): 583-587 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(422 KB)   摘要: 对朱、洪已发展的一种微观尺度cellular automaton(CA)模型做了进一步改进. 在改进的模型中用二元合金的Gibbs-Thomson方程建立固/液界面的平衡关系. 考虑了动力学和表面能各向异性对枝晶择优生长方向的影响. 应用改进的模型 模拟了不同择优取向的单枝晶在过冷熔体中的自由生长、定向凝固过程中柱状 晶的竞争生长以及等轴晶的演变过程. 模拟结果表明, 改进后的模型成功地模 拟出各种不同择优取向的单枝晶和多枝晶的生长形貌. 关键词 ： 枝晶生长,  数值模拟     Abstract：Based on the previous work reported by Zhu and Hong, a micro-scale cellular automaton (CA) model for modeling dendritic growth was further improved. In the present model, the solid/liquid interface equilibrium was determined using the Gibbs-Thomson equation for a simple binary alloy. It accounted for the effect of anisotropy in both interfacial kinetics and surface energy on the preferred growth orientation of a dendrite. The improved model was applied to simulate the dendritic features, in the cases of the free dendritic growth from an undercooled melt, competitive columnar growth in the directional solidification and equiaxed dendritic evolution. The simulation results show that the model can successfully predict the morphologies of both single and multi-dendrites with various preferred growth orientations. Key words： dendritic growth    modeling 收稿日期: 2004-07-13      ZTFLH:  TG244   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 朱鸣芳 陈 晋 孙国雄 洪俊杓 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2005/V41/I6/583 [1]Boettinger W J,Coriell S R,Greer A L,Karma A,Kurz W,Rappaz M,Trivedi R.Acta Mater,2000;48:43 [2]Dilthey U,Pavlik V.In:Thomas B G,Beckermann C,eds.,Proc 8th Int Conf on Modeling of Casting and Welding Processes,Warrendale,PA:TMS,1998:589 [3]Nastac L.Acta Mater,1999;47:4253 [4]Zhu M F,Hong C P.ISIJ Int,2001;41:436 [5]Xu Q Y,Liu B C.Mater Trans,2001;42:2316 [6]Xu Q Y,Feng W M,Liu B C,Xiong S M.Ada Metall Sin,2002;38:799 (许庆彦,冯伟明,柳百成,熊守美．金属学报,2002;38:799) [7]Zhu M F,Hong C P.Phys Rev,2002;66B:155428 [8]Zhu M F,Hong C P.Metall Mater Trans,2004;35A:1555 [9]Zhu M F,Yu J,Hong C P.Eng Sci,2004;6(5):8 (朱鸣芳,于金,洪俊杓．中国工程科学,2004;6(5):8) [10]Beltran-Sanchez L,Stefanescu D M.Metall Mater Trans,2003;34A:367 [11]Beltran-Sanchez L,Stefanescu D M.Metall Mater Trans,2004;35A:2471 [12]Wang W,Lee P D,McLean M.Ada Mater,2003;51:2971 [13]Li Q,Guo Q Y,Li D Z,Qian B N,Li D M,Li R,Zhang P W.Chin Phys Lett,2004;21:143 [14]Li Q,Li D Z,Qian B N.Ada Metall Sin,2004;40:634 (李强,李殿中,钱百年．金属学报,2004;40:634) [15]Beckermann C,Diepers H-J,Steinbach I,Karma A,Tong X.J Comput Phys,1999;154:468 [16]Shin Y H,Hong C P.ISIJ Int,2002;42:359 [17]Xu J J.J Cryst Growth,2002;245:134 [18]Trivedi R,Mason J T.Metall Trans,1991;22A:235 [19]Hoyt J J,Asta M.Phys Rev,2002;65B:214106 [20]Karma A,Rappel W J.Phys Rev,1998;57E:4323 [21]Lan C W,Liu C C,Hsu C M.J Comput Phys,2002;178:464 [22]Esaka H.PhD Thesis,Ecole Polytechnique Federale de Lausanne,Switzerland,1986 [23]Gandin Ch A,Rappaz M.Ada Metall Mater,1994;42:2233F [1] 毕中南, 秦海龙, 刘沛, 史松宜, 谢锦丽, 张继. 高温合金锻件残余应力量化表征及控制技术研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1144-1158. [2] 王重阳, 韩世伟, 谢峰, 胡龙, 邓德安. 固态相变和软化效应对超高强钢焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1613-1623. [3] 张开元, 董文超, 赵栋, 李世键, 陆善平. 固态相变对Fe-Co-Ni超高强度钢长臂梁构件焊接-淬火过程应力和变形的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1633-1643. [4] 周小宾, 赵占山, 汪万行, 徐建国, 岳强. 渣-金界面气泡夹带行为数值物理模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(11): 1523-1532. [5] 夏大海, 邓成满, 陈子光, 李天书, 胡文彬. 金属材料局部腐蚀损伤过程的近场动力学模拟：进展与挑战[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1093-1107. [6] 胡龙, 王义峰, 李索, 张超华, 邓德安. 基于SH-CCT图的Q345钢焊接接头组织与硬度预测方法研究[J]. 金属学报, 2021, 57(8): 1073-1086. [7] 李子晗, 忻建文, 肖笑, 王欢, 华学明, 吴东升. 热导型等离子弧焊电弧物理特性和熔池动态行为[J]. 金属学报, 2021, 57(5): 693-702. [8] 杨勇, 赫全锋. 高熵合金中的晶格畸变[J]. 金属学报, 2021, 57(4): 385-392. [9] 王富强, 刘伟, 王兆文. 铝电解槽中局部阴极电流增大对电解质-铝液两相流场的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 1047-1056. [10] 刘继召, 黄鹤飞, 朱振博, 刘阿文, 李燕. 氙离子辐照后Hastelloy N合金的纳米硬度及其数值模拟[J]. 金属学报, 2020, 56(5): 753-759. [11] 王波,沈诗怡,阮琰炜,程淑勇,彭望君,张捷宇. 冶金过程中的气液两相流模拟[J]. 金属学报, 2020, 56(4): 619-632. [12] 许庆彦,杨聪,闫学伟,柳百成. 高温合金涡轮叶片定向凝固过程数值模拟研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1175-1184. [13] 戴培元,胡兴,逯世杰,王义峰,邓德安. 尺寸因素对2D轴对称模型计算不锈钢管焊接残余应力精度的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(8): 1058-1066. [14] 孙德建,刘林,黄太文,张家晨,曹凯莉,张军,苏海军,傅恒志. 镍基单晶高温合金叶片模拟件平台处的枝晶生长和取向演化[J]. 金属学报, 2019, 55(5): 619-626. [15] 逯世杰, 王虎, 戴培元, 邓德安. 蠕变对焊后热处理残余应力预测精度和计算效率的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1581-1592. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed