边界热通量作用下枝晶生长相场模型的有限元法模拟

Journal of Functional Materials（2017）

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Abstract

基于Beckermann和Karma枝晶生长相场模型,建立耦合溶质场、温度场的相场模型,采用有限元法对控制方程进行求解,研究凝固过程Al-3.0％(质量分数)Cu合金在边界热通量作用下的枝晶生长行为.结果表明,边界热通量作用能够显著改变凝固前沿的传热和传质,影响枝晶生长形貌.在边界抽热条件下,枝晶前沿温度降低,实际过冷度增大,从而促进二次枝晶生长发育,界面前沿溶质扩散层薄,枝晶微观偏析严重.而边界加热条件下,枝晶前沿温度升高,实际过冷度减小,抑制枝晶生长发育,界面前沿扩散层厚,枝晶微观偏析减弱.

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