微重力环境下Al-Cu-X多元合金凝固过程数值模拟及实验验证

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

10964004

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

王智平

完成单位：

兰州理工大学

中文关键词：

相场法; 多元合金; 数值模拟; 对流; 微重力;

其他语种关键词：

phase-field method; multicomponent alloy; numerical simulation; convection; microgravity

项目类型：

地区科学基金项目

语种：

中文

开始日期：

2010-01-01

结束日期：

2012-12-31

中文摘要：

随着航天技术的发展，空间应用基础研究也取得了重大进展。由于在微重力条件下材料制备过程的特殊性，空间材料科学成为目前国际上比较活跃的研究领域。本项目基于二元合金多相场模型及单相系统多元合金模型，结合热力学的分析计算和传热传质分析，充分考虑微重力场等对凝固晶体生长的影响，建立多元合金微重力环境下凝固过程相场模型。结合典型Al-Cu-Ni-Mg合金进行数值求解和相关程序开发，研究合理高效的相场模型计算方法，对微观组织的连续演化过程进行模拟仿真，研究微重力环境下Al初生晶及二元共晶体(Al+Al3Ni)或三元共晶体(Al+T+Al2Cu)形态分布，探索其初生晶和共晶组织演化机制。为了验证模拟结果的可靠性，将其与晶体生长的经典理论进行比较分析；同时利用落管实验，将模拟结果与同条件下的实验结果对比分析，以完善和改进计算模型。达到深入理解凝固组织形成机理，最终实现预测铸件的凝固微观组织和机械性能。