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强制对流对金属凝固过程中胞枝晶间距影响的模拟 时海芳， 肖莉， 刘晴 （辽宁工程技术大学材料科学与工程系， 辽宁阜新“） 摘要建立数学模型， 运用 ““ 软件编程计算， 模拟强制对流对金属凝固过程中胞、 枝晶一次间距的影响。模拟结果 表明， 强制对流可以使枝晶的一次间距增大， 而使胞晶间距减小， 与试验数据非常吻合。 关键词材料科学基础； 胞、 枝晶间距； 模拟； 强迫对流； 数学模型 中图分类号5 4A ［’］ 采用变网格有限差分技术提出一个分析在给 定正温度梯度下枝晶生长的三维理论模型， 才第一 次较为精确地提出胞、 枝晶间距模型。其他一次枝 晶间距模型大都和 2345 模型一样， 都仅反映枝晶 间距、 生长速度与温度梯度之间的关系， 所有的实验 都忽略对流对一次胞、 枝晶间距的影响， 而事实上对 流的影响是不可避免的， 并且是不可忽视的。B 9CD4 ［*］ 认为低的温度梯度下， 对流减少一次枝晶间 距， 高温度梯度下对流对一次枝晶间距无影响。刘 山等人 ［］ 通过试验得出， 随液相流速的增加， 枝晶 一次间距增大， 胞晶间距减小。 在已有的凝固理论基础之上， 建立胞、 枝晶间距 与强制对流的数学模型， 运用 ““ 软件进行 计算。结果表明， 随界面前沿液相流速的增加， 枝晶 一次间距增大， 胞晶间距减小。 ,数学模型 把胞、 枝晶主干近似为轴对称形状， 只有轴向与 径向的传热与传质， 而没有环向传热与传质。所以 二维对流 ［E］ 溶质传输偏微分方程如式 （,） 所示。 “ ’ “F,789J CK 9*5 *IJ J-IJ52623 14*32IG *6 G5*JL ;’1 突出生长并将其旁边的弱势枝晶掩盖， 从而使得枝 晶间距增大。对于胞晶来说， 强加于胞晶上的对流 降低了界面稳定性， 使胞晶迎流侧面失稳， 形成侧向 分枝。但胞晶相对距离较近， 侧向分枝无法自由发 展。因而其相互间的影响使侧向分枝逐渐向着主热 ““ 有色金属第 ，H （’） G ［］IAE0J - ;65A078A86,20 3*A28 8A0D,E 04 6 33A2, 6AA6 2,0 6 7,2AA3 91, 6, 6A 7,63K7,6, 5032,207 ［-］ ;,611 LA67，’’， （） M M ［］ 上海上海科学技术出版社，’H ［M］胡汉起 金属凝固原理 （第二版） ［;］ 北京机械工业出版社，“““ “, -*-. B6C-* 3-*D68*9E，FGH*- ’“““，2*;-*-.，IC*-） 89’/6,16O 704,D6A LE A7*1,7 7E0D ,E6, ,E NA2K 96A 33A2,25 7N6528 27 25A673 63 ,E NA296A 511*6A 7N6528 27 35A673 O ,E 241*5 04 ,E 40A53K 50J5,20 LE 729*16,20 27 50706, D2,E ,E PNA29,61 36,6 JA D11 ;,/040*36,20 04 96,A261 7525；511*6A 63 33A2,25 7N6528；729*16,20；40A53K50J5,20； 96,E96,25 9031 第 ’ 期时海芳等 强制对流对金属凝固过程中胞枝晶间距影响的模拟 万方数据