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激光立体成形中熔池凝固微观组织的元胞自动机模拟

魏雷 林鑫 王猛 黄卫东

激光立体成形中熔池凝固微观组织的元胞自动机模拟

魏雷, 林鑫, 王猛, 黄卫东
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  • 本文通过采用自适应网格技术, 将激光立体成形的宏观温度场模型和凝固微观组织的低网格各向异性元胞自动机模型(cellular automaton, CA)结合, 建立了适用于激光立体成形的集成数值模型. 模型包括基材的温度场分布, 熔池形貌和熔凝过程的凝固微观组织. 模拟了激光扫描速度为15 mm/s时, 激光作用在Fe-C单晶基材上形成熔池的形状以及熔池内凝固微观组织. 计算结果揭示了熔池内固液界面从平界面失稳到胞\枝晶的非稳态凝固过程, 并得到了平界面组织形成的白亮带. 白亮带上方形成了外延生长的枝晶列.
    • 基金项目: 中国博士后科学基金(批准号: 2013M540771)、国家自然科学基金(批准号: 51271213), 国家重点基础研究发展计划(973) (批准号: 2011CB610402)、国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号: 2013AA031103)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20116102110016)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-30
  • 修回日期:  2014-08-25
  • 刊出日期:  2015-01-05

激光立体成形中熔池凝固微观组织的元胞自动机模拟

  • 1. 西北工业大学机电学院, 西安 710072;
  • 2. 西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 西安 710072
    基金项目: 

    中国博士后科学基金(批准号: 2013M540771)、国家自然科学基金(批准号: 51271213), 国家重点基础研究发展计划(973) (批准号: 2011CB610402)、国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号: 2013AA031103)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20116102110016)资助的课题.

摘要: 本文通过采用自适应网格技术, 将激光立体成形的宏观温度场模型和凝固微观组织的低网格各向异性元胞自动机模型(cellular automaton, CA)结合, 建立了适用于激光立体成形的集成数值模型. 模型包括基材的温度场分布, 熔池形貌和熔凝过程的凝固微观组织. 模拟了激光扫描速度为15 mm/s时, 激光作用在Fe-C单晶基材上形成熔池的形状以及熔池内凝固微观组织. 计算结果揭示了熔池内固液界面从平界面失稳到胞\枝晶的非稳态凝固过程, 并得到了平界面组织形成的白亮带. 白亮带上方形成了外延生长的枝晶列.

English Abstract

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