多晶合金凝固过程中柱状晶-等轴晶竞争的相场方法模拟研究

摘要

提出了一种耦合了界面各向异性的多晶多相场模型来研究多晶材料中的晶体生长过程,模型中引入了过冷度控制的随机形核过程来研究等温及非等温条件下二元合金的多晶生长过程.利用该模型研究了定向凝固条件下的柱状晶-等轴晶竞争过程,主要讨论了温度梯度及随机形核过程对柱状晶-等轴晶竞争关系的影响.模拟结果表明:成分过冷对柱状晶-等轴晶竞争关系的影响远大于温度过冷的影响;随机形核形成的等轴晶阻碍柱状晶的生长过程,决定最终的凝固组织形态;初始温度梯度对柱状晶-等轴晶竞争关系也存在一定的影响.