Fe-C合金凝固组织元胞自动机-有限单元法三维模拟  

Three-dimensional Simulation of Solidified Microstructure of Fe-C Alloy with Cellular Automaton-Finite Element Method

作　　者：齐伟华[1] 张捷宇[1] 王波[1] 李响妹[1] 樊俊飞[2] 赵顺利[2] 方园[2] 

机构地区：[1]上海大学材料科学与工程学院,上海200072 [2]宝钢研究院前沿技术研究所,上海201900

出　　处：《过程工程学报》2008年第S1期64-67,共4页The Chinese Journal of Process Engineering

基　　金：上海市科委重大计划资助项目(编号：07DC11003)

摘　　要：使用有限元商业软件CALCOSOFT3D中的元胞自动机模型,对Fe-C合金凝固过程微观组织进行了模拟.形核模型采用基于高斯分布的连续性形核模型,两种形核分布函数分别处理型壁和熔体内部的形核:枝晶尖端生长速度与局部过冷度的关系采用KGT模型.计算了不同浇注温度、对流换热系数及溶液内部形核过冷度对凝固组织的影响.随着浇注温度从1778K升到1823K,晶粒密度由1.993×10~7m^(-2)减小到1.983×10~7m^(-2),晶粒平均半径从183μm增大到196.3μm;当对流换热系数由500W/(m^2·K)增加到5000W/(m^2·K),晶粒密度由2.114×10~7m^(-2)减小到1.983×10~7m^(-2),晶粒平均半径从161.2μm增大到196.3μm;随着最大形核过冷度的增大,晶粒平均半径增大,当过冷度为8,平均晶粒半径达到233.8μm.A 3-D cellular automaton(CA)-finite element(FE)model within CALCOSOFT3D package was used to predict the solidification structure of Fe-0.4%C alloy.In the present CA-FE model,Gaussian distribution of nucleation sites was adopted both at the mold surface and in the melt.Then the Kurz-Giovanola-Triedi model was used to describe the growth kinetics of dendrite tip.The solidification microstructure was computed at various casting conditions,and the simulation results showed that the nucleation,growth, colunmar-t...

关 键 词：微观组织 凝固过程 元胞自动机 晶粒密度 表面形核 

分 类 号：TG131[一般工业技术—材料科学与工程]