相场法模拟强各向异性作用下二元合金枝晶生长 - 中国有色金属学报.pdf

第 21卷第 9期 中国有色金属学报  2011年 9 月  Vol.21 No.9  The Chinese Journal of Nonferrous Metals  Sep. 2011  文章编号：1004­0609(2011)09­2216­07  相场法模拟强各向异性作用下二元合金枝晶生长 袁训锋, 丁雨田  (兰州理工大学 甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室 兰州  730050)  摘 要：基于 Wheeler 模型和 Eggleston 修正强界面能各向异性的方法，建立耦合溶质场和温度场的相场模型， 模拟强界面能和界面动力学各向异性下 Ni­Cu 合金的枝晶生长过程。结果表明：两种各向异性均显著影响枝晶生 长，在强界面动力学各向异性下，固相以类矩形方式沿· 110Ò方向生长；在强界面能各向异性及同时存在两种各向 异性下，固相以枝晶方式沿· 100Ò方向生长，界面方向不连续，枝晶臂主枝尖端出现棱角。在各向异性强度取值相 同情况下，仅有界面能各向异性时，· 100Ò方向枝晶尖端温度梯度大，生长迅速，稳态生长速度比同时存在两种各 向异性的大  32.26%；仅有界面动力学各向异性时，· 100Ò方向枝晶尖端温度梯度小且溶质浓度高，生长缓慢，稳 态生长速度比同时存在两种各向异性的小48.92%。 关键词：二元合金；界面能各向异性；界面动力学各向异性；相场法；枝晶生长 中图分类号：TG146  文献标识码：A  Phase­field simulation of dendrite growth for  binary alloy with strong anisotropy  YUAN Xun­feng, DING Yu­tian  (State Key Laboratory of Gansu Advanced Non­ferrous Metal Materials,  Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)  Abstract：Based on the Wheeler model and the Eggleston regularization technique of strong anisotropy of interface  energy, the phase­field model was built by coupling with the concentration field and temperature field. The dendrite  growth process of Ni­Cu alloy with strong surface energy and kinetic anisotropy were simulated. The results show that  the dendrite growth depends on the two kinds of anisotropies. Under the strong surface kinetic anisotropy condition, the  melt solidifies grow along the · 110Ò orientation and the crystals grow into a square­like. Under the strong surface energy  anisotropy or having two kinds of anisotrop