Pb-Sn合金定向凝固斑点偏析的数值模拟

摘要

为了探究二元合金垂直定向凝固过程中斑点偏析的形成过程,建立了定向凝固条件下速度场、溶质场及温度场耦合求解的数学模型,并利用该模型模拟了Pb-10wt％Sn合金圆柱形铸锭内的定向凝固过程.结果表明,造成斑点偏析的流动起源于液相区而非糊状区内,富含溶质的流体不断向糊状区通道处流动聚集,并通过糊状区从液相区持续补充通道内的流动.凝固结束后在铸锭内部形成了细长的溶质富集通道,顶部斑点分布在以铸锭半径的1/2为半径的圆弧附近,这一结果由实际生产铸锭的斑点偏析情况得以验证.