相场法模拟强迫流场对Mg-Gd系合金中海藻晶及其晶型转变的影响

利用相场法模拟了强迫流场作用下Mg-15Gd(质量分数,%)合金中海藻晶生长机制及其晶型转变过程,并定量分析了流速变化对定向凝固过程中海藻晶向树枝晶转变的影响。结果表明:无流场作用下,在抽拉速度为50μm/s时枝晶尖端容易分裂形成海藻晶,而在抽拉速度为90μm/s时发生了海藻晶向树枝晶的转变;引入x方向强迫流场时,流速越大,枝晶向上游方向的生长倾角越大,枝晶尖端继续分裂未发生海藻晶向树枝晶的转变;而引入y方向强迫流场后,流速越大,枝晶生长速度越快、组织越细密,海藻晶向树枝晶的转变提前。

非等温凝固下Mg-Gd合金多枝晶生长的相场法模拟

建立耦合温度场的多晶相场模型,对非等温凝固下多枝晶的生长进行定量研究。发现热扩散系数越大,凝固潜热释放越快,枝晶生长速度越快,枝晶尺寸就越大;增大过冷度会导致凝固驱动力增强,凝固潜热释放速度和枝晶生长速度加快,枝晶转变的固相体积分数增大,大量溶质在液固界面处或枝晶间富集。