Cu-Co系难混溶合金核壳结构演化过程模拟

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作   者：

王霖;  魏晨;  王雷;  王军;  李金山; 

作者机构：

凝固技术国家重点实验室;  西安理工大学材料科学与工程学院; 

关键词：

凝固;  数值模拟;  组织演化;  液相分离; 

期刊名称：

金属学报

i s s n：

0412-1961

年卷期：

2024 年 009 期

页   码：

1239-1249

摘   要：

Cu-Co合金具有良好的导电性和巨磁阻性能，在工业上具有很大的应用潜力。由于Cu-Co合金在制备过程中易发生液相分离，导致严重的组分偏析，限制了该合金的应用。因此，探明其凝固组织的演化机制对组织调控工作有着重要意义。本工作主要研究了Cu-Co合金凝固过程中核壳结构的形成机制，并结合实验和数值模拟等方法分析了合金组织的演变过程。模拟基于相场法，并通过耦合流体流动和Marangoni运动，分别进行了3个并行条件的模拟，系统分析了不同条件下该合金不同阶段的微观组织演化过程。模拟结果表明，液相分离引起的流体流动会加速第二相的粗化，同时温度梯度引起的Marangoni运动驱使第二相液滴向中心(高温)聚集，并进一步加速其粗化进程。此外，以3种不同成分Cu-Co合金为例进行模拟，研究了富Co相的体积分数对组织演变产生的影响；并通过与实验制备的凝固组织进行对比，验证了模拟结果的可靠性。