过冷纯物质熔体中枝晶生长的相场法研究文献综述

 2024-09-03 22:37:06
摘要

枝晶生长是材料凝固过程中普遍存在的现象,对其微观组织形貌和力学性能有着重要影响。

相场法作为一种能够有效处理复杂界面演化的数值模拟方法,在枝晶生长研究中得到了广泛应用。

本文首先介绍了枝晶生长和相场法的基本概念,然后从二维、三维模拟、各向异性影响、过冷度影响等方面综述了近年来国内外学者利用相场法对过冷纯物质熔体中枝晶生长研究所取得的重要成果,并对不同研究方法的优缺点进行了比较分析。

最后,对该领域未来的研究方向进行了展望,指出构建更加高效、精确的相场模型以及与其他数值方法相结合是未来研究的重点。


关键词:枝晶生长;相场法;过冷熔体;数值模拟;微观组织

1.引言

枝晶生长是金属和合金凝固过程中一种常见的现象,其形成过程和最终形貌对材料的微观组织、力学性能和服役性能有着至关重要的影响[1]。

枝晶生长是指过冷熔体在凝固过程中,固液界面沿着特定晶向择优生长,形成树枝状晶体的过程。

由于枝晶生长过程中伴随着溶质的再分配,会形成微观偏析,从而影响材料的性能。


相场法作为一种能够有效处理复杂界面演化的介观模拟方法,近年来在材料科学领域得到了广泛应用[2]。

相场法通过引入序参量来描述不同相的分布,并建立包含序参量和守恒量的自由能泛函,通过求解序参量和守恒量的演化方程来模拟材料的微观组织演化过程。

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