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.

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.