低压铸造ZL114A铝合金微观组织模拟

在大量实验数据统计分析的基础上,建立了低压铸造ZL114A铝合金形核模型,得到了相关热力学,动力学参数.采用了一种改进的Celluar Automaton方法耦合有限差分法对合金的宏观凝固及微观组织演化过程进行了数值模拟.考虑了固/液界面的溶质再分布、微观固相分数、曲率以及各向异性因素.利用阶梯铸件研究了不同冷却速度下晶粒度、二次枝晶臂间距以及共晶组织含量的变化规律,并将模拟值与实验值进行了对比验证.     

用Cellular Automaton方法模拟压铸镁合金AM50的微观组织

基于Cellular Automaton(CA)方法的基本原理,建立了压铸镁合金AM50形核和等轴晶粒生长的二维数学物理模型,能够对任意晶向的等轴晶晶粒生长进行模拟。模型耦合了宏观传热与微观组织模拟计算,镁合金AM50阶梯块压铸件的温度场通过热传导反算法计算求得。对阶梯块压铸件不同阶梯表面的微观组织进行了模拟,并与金相试验结果进行了对比,它们在晶粒尺寸上吻合较好。     

1种新的模拟铝合金铸态组织的随机性方法

采用1种新的随机性模拟方法并与宏观传热过程相耦合，对铝合金的微观组织进行了模拟研究。计算中采用了简化的枝晶形状。建立了简化的枝晶形状的物理与数学模型，并提出了1种形状函数来描述晶粒的外部轮廓。基于简化的晶粒形状，采用坐标变换技术来描述过冷液相中晶粒的生长过程及其对周围节点的捕获过程。连续形核模型被用来处理异质形核现象，在生长模型中则考虑了枝晶尖端生长动力学和择优生长方向。开发了等轴晶生长的模拟程序，并进行了二维计算。进行了浇注金属型和砂型试样的模拟验证实验。结果表明，对两种不同的工艺，所得到的晶粒组织不同，金属型铸造时得到的晶粒尺寸较小，砂型铸造的较大。模拟结果与金相观察结果相符。     

球墨铸铁凝固过程微观组织模拟

根据热力学和凝固原理等，建立了凝固过程中热传递、溶质传递和石墨球、奥氏体形核、生长的数学物理模型，以能量最小原理为基础，考虑体积自由能和界面能的定量影响，对奥氏体晶粒的形核和生长进行了摸拟。根据所建立的模型。采用了Microsoft Visualc 6．0开发平台开发了相应的三维模似计算程序和二维动态显示程序。     

基于CA方法的铝合金铸件微观组织的数值模拟

目前数值模拟技术已经成为预测铝硅合金铸件的凝固行为以及微观组织形成演化过程的重要工具.通过建立元胞自动机模型,在其中耦合FT-STAR软件计算的温度场和试验获得的形核参数,模拟了某型号铝硅合金铸件重力铸造条件下枝晶形核以及不同择优取向枝晶的生长过程.使用该模型预测了该铸件凝固过程关键点的晶粒度和二次枝晶臂,与试验结果吻合良好.     

铝合金铸件凝固微观模拟研究

通过对国内外微观组织模拟方法和对微观晶粒的形核和生长的研究,开发了微观组织模拟软件。利用该软件对Al-Si合金铸件凝固过程的微观组织形态进行了数值模拟,并能预测铸件的力学性能。模拟结果与实验的结果比较接近,说明了该软件具有应用前景,但部分功能还有待在实践中进一步完善。     

压铸镁合金微观组织模拟

采用CellularAutomaton微观模型 ,对压铸镁合金的三维微观组织演变进行了模拟。在模拟过程中 ,采用连续形核模型处理液态金属的异质形核现象 ,通过正态分布函数描述形核质点密度随温度的分布关系 ,在给定过冷度时对分布函数积分可得到该时刻的形核密度 ,晶粒生长模型则考虑了枝晶尖端生长动力学和择优生长方向 <10 10 >,也考虑了温度场的影响 ,并完成了宏观温度场和微观计算的耦合。最后通过压铸镁合金标准拉伸试棒金相试验 ,对模拟结果进行了验证 ,试验结果和模拟结果在平均晶粒尺寸方面符合较好     

铸造铝合金微观组织模拟

用凝固过程数值模拟技术预测铝合金铸件的晶粒组织 ,进而预测铸件力学性能已成为国内外铸造领域的研究热点 ,M.Rappaz和 J.A.Spittle,S.G.R.Brown等学者基于决定论、随机论方法提出了预测铸件晶粒组织形成的计算模型 ,模拟晶粒的二维生长与实验结果很符合。相场方法是一种三维微观组织的直接模拟方法。建立了相场模型 ,模拟晶粒的三维生长 ,反映了凝固因素对晶粒形状的影响 ,也反映了扰动对树枝晶枝晶结构的影响。进一步建立多晶粒的生长模型 ,预测二次枝晶臂的间距 ,建立力学性能与二次枝晶臂的间距的关系模型     

金属凝固微观组织形成的数值模拟

依据金属凝固的基本理论,在Oldfield的连续形核和晶粒长大模型基础上,引入了时间因子,运用随机方法,建立了连续冷却条件下形核和生长的随机模型,使形核和生长模型函数与时间直接相关,反映了连续冷却条件下的金属凝固微观组织的演化过程。基于上述模型,编制了计算模拟程序,模拟了Zn-5Al共晶合金微观组织的凝固过程,并用试验结果对模拟结果进行了验证对比,模拟结果与试验结果基本相符。     

铸件凝固过程微观组织模拟研究状况

为了揭示国内外对微观组织模拟研究的重要方法。利用了确定性模型和随机性模型相结合,建立晶粒形核和生长的物理、数学模型。结果表明,通过计算机技术,已能初步模拟出微观组织形态,并能预测铸件的力学性能。可见,微观模拟的发展广阔前景,有待在理论和实践中进一步完善。     

Cellular Automaton法模拟金属凝固显微组织研究进展

介绍了金属凝固过程中显微组织模拟的数学模型和计算模型以及元胞自动机（Cellular automation）法的原理及发展历程。概述了晶粒形核和生长的几个物理模型，并对元胞自动机在凝固过程中微观组织形成过程的计算机模拟的应用作了较详细的介绍。元胞自动机考虑了形核和生长动力学问题，通过宏微观耦合模型可计算固相分数和潜热释放的变化。介绍了两种元胞自动机和有限元方法的耦合方式，并对元胞自动机法的未来发展方向进行了展望。     

采用元胞自动机法模拟凝固微观组织的研究进展

系统论述了元胞自动机(CA)方法模拟凝固微观组织的原理,同时介绍了这种方法在国内外的研究现状。实际上,国内外的研究主要经历了从晶粒结构到枝晶结构,从二维到三维、从没有流场到包含流场的逐步深入的发展历程。最后对CA方法的进一步研究方向提出建议,指出CA方法需要进一步完善现有模拟过程中所采用的生长动力学模型,同时可以将应用范围向半固态凝固领域拓展。     

元胞自动机方法在枝晶生长模拟中的应用

尽管大量关于枝晶生长模拟的研究都使用了相场方法,但近年来元胞自动机(CA)方法在枝晶生长模拟方面也取得了很大进展.介绍了CA方法模拟枝晶生长的原理和模型,评述了CA方法在枝晶模拟方面的发展历程,指出了存在的问题的和进一步研究的方向.     

基于元胞自动机AZ31镁合金微观组织模型

以AZ31镁合金在热压缩过程中微观组织演变为基础,结合元胞自动机模型(CA),建立了镁合金变形过程中再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶百分数模型。通过对铸态AZ31镁合金在不同变形条件下的热压缩实验,推导出镁合金的位错密度模型、临界位错密度模型、形核率模型和晶粒长大模型。结合元胞自动机具体演变规则,建立元胞自动机模型,并利用应力应变曲线及晶粒大小验证元胞自动机的模拟结果,验证该模型的准确性,结合实验数据和JMAK理论,推导出再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶百分数模型。借助DEFORM-3D分析软件得到镁合金在变形过程中,晶粒尺寸分布的变化情况以及动态再结晶百分数分布的变化情况。     

用Cellular Automaton模型方法模拟二元合金多晶粒枝晶生长

研究并针对Cellular Automaton凝固组织模拟方法的物理本质、数值计算方法以及在凝固微观组织模拟中的应用进行了探索。并利用Cellular Automaton凝固组织模拟方法，求解了Al-4．5Cu等轴晶多个枝晶同时生长过程。模拟结果和试验结果吻合很好。     

基于有限体积法的Al-Cu合金中Cu枝晶生长过程模拟

考虑成分过冷、曲率过冷、界面能各向异性等因素,将有限体积法与元胞自动机相结合,对枝晶生长过程进行模拟,改进了界面推进和溶质扩散过程的计算.结果发现,过冷度、溶质浓度等因素对于枝晶的形貌和生长速度有着重要影响,而在合金的各种物性参数中,液相溶质扩散系数对于枝晶的生长影响尤为显著.     

元胞自动机方法模拟枝晶演变过程的分析与研究

利用传统的元胞自动机方法摸拟了基于溶质扩散控制界面生长机制的枝晶演变和显微偏析。模拟结果显示这种方法可以显示出枝晶形貌和显微偏析，同时可以再现凝固过程中的再辉现象。在模拟的过程中发现模拟的枝晶尖端半径与理论计算的枝晶尖端半径符合较好，但模拟结果也显示出一些波动，通过分析发现导致波动的原因是元胞自动机方法的规则将连续的枝晶生长模型割裂成离散跳跃的生长方式，因此不可避免地产生模拟结果波动。