改进元胞自动机法数值模拟高温合金凝固过程枝晶生长行为

作者：郭钊; 周建新^*; 沈旭; 殷亚军; 计效园; 王圣

来源：机械工程材料, 2020, 44(02): 65-72.

• 元胞自动机
• 高温合金
• 枝晶生长
• 数值模拟

提出了一种改进元胞自动机方法,该法充分考虑了溶质场和热扩散对枝晶生长的作用,并基于溶质场方程的27点离散格式,对多元高温合金凝固时的枝晶生长行为进行了数值模拟和试验对比,研究了枝晶生长形貌演变和单晶叶片铸件杂晶形成规律。结果表明:增大过冷度能促进枝晶快速生长,但由于溶质富集,单晶粒枝晶尖端生长速率随时间延长而逐渐减小;当冷却速率较低时,铸件等截面区域偏离热流取向的枝晶会淘汰与热流取向相同的枝晶;在定向凝固枝晶生长中,等温线内凹温度场中的变截面区域易形成杂晶;上述模拟计算结果和试验结果及相关文献的研究结果一致,该改进元胞自动机方法具有一定的有效性和实用性。

• 出版日期2020
• 单位华中科技大学; 材料成形与模具技术国家重点实验室