金属学报  2007, Vol. 43 Issue (2): 217-224

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U--6%Nb二元合金凝固过程中显微组织与显微偏析的模拟

李强 马颖澈 刘奎 康秀红 李殿中

中国科学院金属研究所; 沈阳 110016

Modeling solidification microstructure and microsegregation of U-6%Nb binary alloy during solidification process

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沈阳工业大学材料科学院工程学院

李强; 马颖澈; 刘奎; 康秀红; 李殿中 . U--6%Nb二元合金凝固过程中显微组织与显微偏析的模拟[J]. 金属学报, 2007, 43(2): 217-224 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(529 KB)   摘要: 本文针对以往元胞自动机方法中对固相分数计算模型进行了改进，根据相图计算将固液界面区域内固相分数表示为一个一元二次方程，这种方法不需假设界面的位置和形状，使得模型的物理意义更加明确。利用这种方法模拟了U-6%Nb二元合金的凝固组织和显微偏析，模拟结果表明最初形核部位的Nb溶质浓度最高，随着凝固的不断进行，晶核中心部位Nb 溶质浓度不断下降。当凝固要结束的时候，晶粒边界就会形成贫Nb晶界，Nb溶质浓度最低可达3％以下。 Abstract：An improved model of calculating solid fraction is presented in this paper that the solid fraction of solid/liquid interface zone can be expressed as an second order equation of one variable based on calculating phase diagram, instead of calculating the solid fraction based on the assumptions of the position and the shape of the solid/liquid interface, which make the physical meanings of the model more clearly. Using the model the solidification microstructure and solute microsegregation of U-6%Nb binary alloy are simulated. The simulated results show that Nb concentration in the initial nucleated position is high. As the solidification proceeds, Nb concentration of the nucleus decreases continuously due to the back diffusion in the solid phase. At the end of solidification, there are poor Nb concentration zones formed at the grains boundary where Nb concentration can be lower than 3%. Key words： 收稿日期: 2006-07-14      ZTFLH:  TB115   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 李强 马颖澈 刘奎 康秀红 李殿中 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/Y2007/V43/I2/217 [1]Ma Y C,Liu K,Lang D M,Zha.o X J,Chen S J,Gao M,Xu Y S,Liu G,Li Y Y,Wu S.Atomic Energy Sci Technol,2003;37(Suppl.):117(马颖澈，刘奎，郎定木，赵秀娟，陈世俊，高明，许云生，刘刚，李依依，武胜．原子能科学技术。2003；37(增刊)：1171 [2]Luo C,Li D Z,Li Q,Wu S,Wang Z H,Wang Z G,Kang X H.Foundary,2004;53:469(罗超，李殿中，李强，武胜，王震宏，王志刚，康秀红．铸造，2004；53：469) [3]Luo C,Wu S,Xie Y Z,Wang Z H.Chin J Nonferrous Met,2004;14z1:354(罗超，武胜，谢志毅，王震宏．中国有色金属学报，2004；14z1：354) [4]Spittle J A,Brown S G R.Acta Metall,1989;37:1803 [5]Kremeyer K.J Comput Phys,1998;142:243 [6]Karma A,Rappel W J.Phys Rev,1999;60E:3614 [7]Juric D,Tryggvason G.J Comput Phys,1996;123:127 [8]Kim Y T,Goldenfeld N,Dantzig J.Phys Rev,2000;62E:2471 [9]Zhu M F,Kim J M,Hong C P.ISIJ Inter,2001;41:992 [10]Wang W,Lee P D,McLean M.Acta Mater,2003;51:2971 [11]Nastac L.Acta Mater,1999;47:4253 [12]Sanchez L B,Stefanescu M D.Metall Mater Trans,2003;34A:367 [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.Acta Metal Sin,2004;40:634(李强，李殿中，钱百年．金属学报，2004；40：634) [15]Li Q,Li D Z,Qian B N.Acta Phys Sin,2004;53:3477(李强，李殿中，钱百年．物理学报，2004；53：3477) [16]Li Q,Li D Z,Qian B N.Int J Cast Met Res,2004;17:339 [17]Zhu M F,Chen J,Sun G X.Acta Metall Sin,2005;41:583(朱鸣芳，陈晋，孙国雄．金属学报，2005；41：583) [18]Zhu M F,Dai T,Li C Y,Hong C P.Sci Chin,2005;35E:673(朱鸣芳，戴挺，李成允，洪俊杓．中国科学，2005；35E：673) [19]Jacot A,Rappaz M.Acta Mater,2002;50:19098 [1] 张 林 李 蔚 刘永利 孙本哲 王佳庆. TiAl合金基体表面Ti薄膜在升温过程中结构变化的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2011, 47(8): 1080-1085. [2] 高英俊 张海林 金星 黄创高 罗志荣. 相场方法研究硬质颗粒钉扎的两相晶粒长大过程[J]. 金属学报, 2009, 45(10): 1190-1198. [3] 张林; 徐送宁; 张彩碚; 祁阳 . 熔融Cu55团簇在冷却过程中结构变化的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2008, 44(10): 1161-1166 . [4] 曹保胜; 张志鹏; 雷明凯 . 二元非均匀体系非线性动力学扩散模型的相关性[J]. 金属学报, 2008, 44(3): 281-286 . [5] 王振清; 周博; 梁文彦 . 形状记忆合金的本构关系[J]. 金属学报, 2007, 43(11): 1211-1220 . [6] 于靖; 许庆彦; 崔锴; 柳百成 . 基于一种改进CA模型的微观组织模拟[J]. 金属学报, 2007, 43(7): 731-738 . [7] 陈会强; 杨志刚 . 立方晶体相界面位错的计算机模拟[J]. 金属学报, 2007, 43(7): 710-712 . [8] 徐送宁; 张林; 张彩碚; 祁阳 . 纳米尺度铜团簇在升温过程中结构变化的分子动力学研究[J]. 金属学报, 2007, 43(4): 379-384 . [9] 高; 虹; 赵良举; 曾丹苓; 高丽娟 . 冷喷涂中Au团簇在金属表面沉积过程的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2006, 42(11): 1158-1164 . [10] 王晓峰; 赵九洲; 何杰; 王江涛 . Cu-13.5%Sn合金雾化液滴凝固过程模拟[J]. 金属学报, 2005, 41(9): 923-928 . [11] 王海龙; 王秀喜; 梁海弋 . 金属Cu体熔化与表面熔化行为的分子动力学模拟与分析[J]. 金属学报, 2005, 41(6): 568-572 . [12] 岳珠峰 . 平头压痕蠕变损伤实验的有限元模拟分析[J]. 金属学报, 2005, 41(1): 15-. [13] 张林; 张彩碚; 王元明; 王绍青 . 模拟位错斑图的元胞自动机与分子动力学模型[J]. 金属学报, 2004, 40(6): 599-. [14] 江志华; 王永欣; 陈铮 . Al--Li合金回归机制的计算机模拟[J]. 金属学报, 2004, 40(6): 616-. [15] 张邦文; 邓; 康; 雷作胜; 任忠鸣 . 连铸中间包中夹杂物聚合与去除的数学模型[J]. 金属学报, 2004, 40(6): 623-. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed