電渣重溶鋼錠內(nèi)部枝晶生長(zhǎng)的相場(chǎng)法模擬.pdf

1、電渣重熔工藝是一種兼有精煉提純和順序凝固雙重功能的典型純凈化成型技術(shù)，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度機(jī)械零件毛坯的新方法。但其力學(xué)性能的優(yōu)劣和使用壽命的長(zhǎng)短取決于鋼錠在凝固過(guò)程中所形成的微觀組織。
　　 用相場(chǎng)方法進(jìn)行二元合金微觀組織形成過(guò)程的模擬，對(duì)優(yōu)化工藝參數(shù)、提高鑄件質(zhì)量，具有很重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文首先建立和模擬了溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)，并得出了鋼錠內(nèi)部隨時(shí)間變化的溫度分布和平均碳濃度分布圖。從進(jìn)而使基于KKS二元合金的相場(chǎng)模型，得以采用相

2、場(chǎng)和溫度場(chǎng)、溶質(zhì)場(chǎng)三場(chǎng)耦合的方法對(duì)電渣重熔合金凝固過(guò)程進(jìn)行枝晶生長(zhǎng)的數(shù)值模擬。該模型從自由能入手，并在數(shù)學(xué)模型中考慮了動(dòng)力學(xué)各向異性的影響，進(jìn)而使結(jié)果模擬的更加逼真。對(duì)控制方程采用了有限差分法進(jìn)行離散化，并用用交替方向隱式迭代法計(jì)算求解三場(chǎng)。
　　 此外，本文利用VisualBasic語(yǔ)言編寫(xiě)了計(jì)算程序和操作界面。該軟件不僅可以計(jì)算鋼錠溫度和模擬相場(chǎng)的變化情況，還可以直觀地反映不同熔鑄時(shí)間的溫度分布，并形象地展現(xiàn)了相場(chǎng)枝晶生長(zhǎng)的