基于热溶质对流及晶粒运动的柱状晶-非球状等轴晶混合三相模型

李军¹，葛鸿浩¹，WU Menghuai^2,3，LUDWIG Andreas²，李建国¹

1. 上海交通大学材料科学与工程学院2. Simulation and Modeling of Metallurgical Processes, University of Leoben3. Christian-Doppler Lab for Advanced Process Simulation of Solidification and Melting, University of Leoben

摘 要：基于Eulerian-Eulerian方法,阐述了简化枝晶状等轴晶、柱状晶以及金属液三相完全混合的凝固模型.模型考虑了等轴晶的移动及柱状晶对等轴晶的捕获,跟踪了柱状晶尖端的位置并考虑了等轴晶和柱状晶的相互竞争生长,因此该模型具备了预测柱状晶向等轴晶转变（CET）的能力;为了在不过量增加计算量的前提下提高模型的精度,模型对等轴晶采取了简单的枝晶化处理,即采用简化方法描述等轴晶包络线内固相分数.分别模拟了3.25和25 t钢锭的凝固过程,成功预测了大型钢锭凝固过程所形成的底部锥形负偏析、"类-A型"偏析以及CET等现象.分析认为长细形状铸锭中出现的顶部负偏析区,是由于凝固后期所形成的局部小钢锭及等轴晶在其内部的沉积聚集而成.

关键词：数值模拟;宏观偏析;钢锭;晶粒运动;CET;