采用CA-FE法模拟双辊连铸纯铝凝固微观组织.pdfVIP

计算机应用技术 种铸造及有色合金 2011年第 31卷第 12期 采用 CA-FE法模拟双辊连铸纯铝凝固微观组织 陈守东 陈敬超 (昆明理工大学稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室，云南省新材料制备与加工重点实验室) 摘 要 使用有限元软件 Procast中的元胞 自动机一有限元模型，建立 了一个模拟双辊连续铸轧纯铝凝 固微观组织形成 的 随机性模型。综合考虑了溶质再分配、界面 曲率、晶粒择优生长的作用，基于有限元建立了宏观温度场计算和一个改进的 元胞 自动机模型。采用基于高斯分布的连续性形核模型，辊面和熔体 内部的形核分别采用两种形核分布函数；枝晶尖端生 长速度采用与局部过冷度有关的修正KGT模型。利用软件计算结果模拟了不同浇注温度和熔液 内部平均形核过冷度对 凝 固微观组织形成的影响 。 关键词 双辊连续铸轧；凝 固组织 ；元胞 自动机 ；数值模型；工艺参数 中图分类号 TG249．7；TG146．21 文献标志码 A 文章编号 1001—2249(2011)12—1107—05 D0I：10．3870／tzzz．20l1．12．O09 M icrostructureSimulationofTwin—RollContinuousCastingPureAluminum by UsingCellularAutom aton-FiniteElementM ethod GhenShoudong，ChenJingchao (KeyLaboratoryofAdvanceM aterialofRarePreciousandNonferrousM etals， EducationMinistryofChina，andKeyLaboratoryofAdvancedM aterialsofYunnanProvince， KunmingUniversityofScienceandTechnology) Abstract：A stochasticmodelforsimulating themicrostruetureformationoftwin—rollcontinuouscasting purealuminum during solidificationprocesshasbeen establishedbasedon a3-D cellularautomaton (CA)-finiteelement(FE)modelinProcastpackage．Basedonthefiniteelementmethod(FEM )，macro— scopicmodelofheattransfercalculationandamodifiedCellularAutomatonwereestablished，inwhich theeffectsofsoluteredistribution，interfacecurvature，andpreferredorientationwereconsidered．Dif— ferentGaussiandistributionofnucleationsiteswasadoptedontherollsurfaceand inthemelt，mean— while，themodifiedKGT modelrelatedtopartialundercoolingwasusedtodescribethegrowthkinetics ofdendritetip．Theinfluenceofprocessingparameterssuchaspouringtemperatureandaveragenuclea— tionundercoolingrateinthemelton thesolidificationmicrostructureofstripisevaluated．Thesimula— tionresultsshow thatthenucleation，growth，columnar—to—equiaxedtra