用相场方法模拟Fe-C合金枝晶生长

李依依¹，王承志²，张玉妥²，李东辉²

(1.中国科学院金属研究所,沈阳,110016;
2.沈阳理工大学材料科学与工程学院,沈阳,110168)

摘要:采用相场法模拟了Fe-0.5%C合金等温凝固过程中单个枝晶和多个枝晶的生长,研究了过冷度、各向异性、界面厚度、晶体取向以及扰动对枝晶形貌的影响,获得了具有二次分枝的枝晶形貌,再现了枝晶生长过程及枝晶臂之间的竞争生长.模拟结果表明:凝固过程中存在溶质富集和枝晶偏析,枝晶主干溶质浓度最低,枝晶臂之间的液相浓度最高.随着过冷度的增大,枝晶生长加快且分枝发达;界面厚度直接影响枝晶的生长速度;各向异性影响枝晶的形态;晶体取向与坐标轴方向一致时枝晶优先生长;扰动的加入导致枝晶分枝的形成.

关键词:材料科学基础学科; 枝晶生长; 相场法; Fe-C合金; 过冷度;

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