高生长速度条件下的“层片棒状”共晶转变机理研究

低速生长条件下,共晶"层片棒状"转变只由两相的体积分数控制.高速情况下,这种转变有时亦发生,其转变机理不清楚.本文应用竞争生长准则,结合高速生长条件下层片共晶和棒状共晶生长模型研究了生长速度引起的"层片棒状"转变机理.结果显示:体积分数在临界值附近很小的范围内,生长速度和溶质配分系数的增大可引起"棒状→层片"共晶转变;而当体积分数远离临界值时,转变不发生.生长速度名义上引起"层片棒状"共晶转变实际上是由生长速度变化引起的体积分数的变化导致的.

CBr_4-C_2Cl_6共晶合金生长的三维多相场模拟 Ⅱ.层片间距对形态演化的影响

利用KKSO三维多相场模型,在等层片宽度和厚度条件下,研究了CBr_4-C_2Cl_6共晶合金在不同初始层片间距条件下的三维形态演化过程、层-棒转变及三维层片间距调整机制,研究表明,对于亚共晶、共晶成分的CBr_4-C_2Cl_6合金,不同的初始层片间距可能导致共晶形态发生层-棒转变,且发生层-棒转变的趋势与初始层片间距的大小有关;而过共晶成分的CBr_4-C_2Cl_6合金不会发生层-棒转变,维持层片生长.而且当无量纲初始层片间距在0.598—2.336之间变化时,随着层片间距的增加,其演化顺序为:层片湮没后形成1λO→T-xλO→1λO→2λO→分叉与形核→Z字型分叉→无序组织.研究还表明,三维层片间距调整机制与二维层片间距调整机制类似,基本机制为层片湮没和层片分叉.当初始层片间距较小时,发生层片湮没现象.而当初始层片间距较大时,层片发生分叉.但由于多了第三方向的限制作用,三维层片间距调整机制比二维复杂.

定向凝固共晶生长的元胞自动机数值模拟

本文在已有的二元初生相元胞自动机(CA)方法的基础上,针对二元共晶凝固过程提出了改进的元胞自动机(MCA)模型.该模型考虑成分过冷和曲率过冷对界面形态的影响,通过界面溶质浓度守恒来获得共晶α相和β相生长速率,模拟了层片的湮灭、分叉与稳态生长.为了验证模型的可靠性,对常见的CBr_4-C_2Cl_6共晶透明合金进行了模拟,研究了抽拉速率对共晶层片间距大小的影响,模拟结果与文献中的实验结果吻合良好;同时模拟了共晶层片间距调整过程的形貌演化以及层片振荡不稳定性现象.本文将MCA模型扩展到三维定向凝固过程中,研究了共晶形态的层棒状转变机制.