石玉峰
- 作品数：9 被引量：49H指数：5
- 供职机构：清华大学材料学院更多>>
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- 相关领域：金属学及工艺理学一般工业技术更多>>
- 不同择优生长取向角枝晶生长的数值模拟被引量：1
- 2012年
- 通过耦合溶质扩散方程,并考虑成分过冷和曲率过冷对界面平衡溶质成分的影响,建立改进的元胞自动机模型来模拟溶质扩散控制的立方晶系合金的枝晶生长过程。模型在计算固液界面生长速率时考虑立方晶系枝晶择优生长取向100的影响,同时采用斜中心差分格式对界面生长速率方程进行离散,从而能够模拟择优生长取向与坐标轴成不同夹角的枝晶生长形貌演变。为验证模型的可靠性,模拟NH4Cl-H2O系透明合金单个等轴枝晶以及不同择优生长取向角的多个等轴枝晶和柱状枝晶的形貌演化,模拟结果与实验结果吻合较好。
- 石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：枝晶生长数值模拟
- 三维枝晶生长数值模拟及实验验证(英文)
- 2012年
- 建立了用于模拟立方晶系合金三维枝晶生长的改进元胞自动机模型。该模型将枝晶尖端生长速率、界面曲率和界面能各向异性的二维方程扩展到三维直角坐标系,从而能够描述三维枝晶生长形貌演化。应用本模型模拟在确定温度梯度和抽拉速度条件下三维柱状晶生长过程的一次臂间距调整机制和不同择优取向柱状晶之间的竞争生长。使用NH4Cl?H2O透明合金进行凝固实验,模拟结果和实验结果吻合较好。
- 石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：枝晶生长定向凝固
- 冷却速度对Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe合金凝固参数和微观组织的影响(英文)被引量：5
- 2014年
- 研究凝固过程中冷却速度对Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe合金凝固参数和组织的影响。为了获得不同的冷却速度,设计了5个不同厚度阶梯的阶梯间。通过计算机辅助热分析法得到冷却速度和凝固参数。结果显示,冷却速度越高,初生α(Al)的形核温度、共晶反应温度以及固相线的温度都越低。当冷却速度由0.19℃/s增加到6.25℃/s时,二次枝晶臂间距(SDAS)从68μm下降到20μm,初生相的体积分数也下降5%。铁相的平均长度由28μm下降到18um,并且提高了铁相在基体中的分布均匀性。此外,冷却速度的提高,有利于促进共晶硅向纤维状分支结构的转变,减少了基体中的块状和板状共晶硅。
- 陈瑞石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：铝合金热分析凝固参数
- 对流作用下枝晶形貌演化的数值模拟和实验研究被引量：7
- 2011年
- 合金凝固过程中存在于枝晶尖端液相区的强制对流和自然对流均能改变溶质扩散层厚度,从而会对枝晶形貌产生较大影响.在元胞自动机模型基础上,耦合液体流动方程、热传导方程和溶质对流扩散方程,建立了新的计算微观组织演化的数值模型,并利用该模型研究了强制对流和自然对流对枝晶生长的影响.三维数值模拟结果再现了强制对流作用下等轴枝晶的生长过程,揭示了强制对流对枝晶生长速率和尖端半径的影响特点.同时利用该模型模拟了NH4Cl-H2O溶液定向凝固过程中自然对流对柱状晶生长的影响,并采用相应的实验进行验证.模拟结果与实验结果符合良好,从而证明该模型是可靠的,可推广到实际合金系中.
- 石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：元胞自动机定向凝固
- 定向凝固共晶生长的元胞自动机数值模拟被引量：6
- 2012年
- 本文在已有的二元初生相元胞自动机(CA)方法的基础上,针对二元共晶凝固过程提出了改进的元胞自动机(MCA)模型.该模型考虑成分过冷和曲率过冷对界面形态的影响,通过界面溶质浓度守恒来获得共晶α相和β相生长速率,模拟了层片的湮灭、分叉与稳态生长.为了验证模型的可靠性,对常见的CBr_4-C_2Cl_6共晶透明合金进行了模拟,研究了抽拉速率对共晶层片间距大小的影响,模拟结果与文献中的实验结果吻合良好;同时模拟了共晶层片间距调整过程的形貌演化以及层片振荡不稳定性现象.本文将MCA模型扩展到三维定向凝固过程中,研究了共晶形态的层棒状转变机制.
- 石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：振荡不稳定性
- 基于CA方法的铝合金铸件微观组织的数值模拟被引量：5
- 2011年
- 目前数值模拟技术已经成为预测铝硅合金铸件的凝固行为以及微观组织形成演化过程的重要工具。通过建立元胞自动机模型,在其中耦合FT-STAR软件计算的温度场和试验获得的形核参数,模拟了某型号铝硅合金铸件重力铸造条件下枝晶形核以及不同择优取向枝晶的生长过程。使用该模型预测了该铸件凝固过程关键点的晶粒度和二次枝晶臂,与试验结果吻合良好。
- 石玉峰许庆彦李忠林柳百成吴勤芳吴伟强杨洪伟
- 关键词：铸造铝硅合金形核数值模拟
- 定向凝固过程中NH_4Cl-H_2O枝晶生长的数值模拟被引量：16
- 2011年
- 建立了一种改进的元胞自动机模型(MCA),通过考虑成分过冷、曲率过冷、择优取向系数、温度梯度和抽拉速度等因素,模拟了不同温度梯度方向、不同择优取向及不同抽拉速度对柱状晶形态的影响.模拟结果较好地刻画了温度梯度和生长方向夹角的变化对一次枝晶臂间距的影响,不同择优生长取向的柱状晶竞争生长过程以及柱状晶尖端分叉机制.为了验证模型的可靠性,使用NH_4Cl-H_2O透明合金进行了定向凝固实验,实验结果和模拟结果吻合较好.
- 石玉峰许庆彦龚铭柳百成
- 关键词：元胞自动机定向凝固数值模拟
- 基于改进元胞自动机模型的三元合金枝晶生长的数值模拟被引量：9
- 2012年
- 在二元合金元胞自动机模型的基础上,通过耦合多元合金热力学相平衡求解器PanEngine,建立了三元合金改进的元胞自动机模型,可模拟初生相枝晶的生长过程.模型考虑了曲率过冷和成分过冷对界面平衡溶质成分的影响,通过不同组元的无量纲溶质过饱和度方程和界面溶质守恒方程之间的耦合来求解界面生长速率,并通过PanEngine计算界面处的液相线温度.采用本模型模拟了Al-7%Si-xMg三元合金自由枝晶的生长形态,结果表明Mg含量的增加会抑制枝晶一次臂的生长和二次臂的产生.同时模拟了不同抽拉速度下Al-7%Si-0.5%Mg合金柱状枝晶的竞争生长过程,随着抽拉速度的增大,柱状枝晶一次枝晶臂间距逐渐减小,与Hunt理论模型符合较好.
- 石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：三元合金枝晶生长
- 基于改进元胞自动机方法的强制对流作用下三维枝晶生长的数值模拟被引量：5
- 2013年
- 建立了一种改进的元胞自动机模型来模拟熔体对流条件下的二元合金三维枝晶的生长。模型中考虑了界面能各向异性和溶质扩散对固/液界面推移的影响,在同一套网格中耦合求解质量传输和液相流动方程,从而可以模拟溶质扩散和熔体对流之间的相互作用。使用该模型模拟了一定过冷度条件下,强制对流对Al-7%Si(质量分数,下同)合金三维枝晶生长形貌的影响。模拟结果表明,熔体强制对流导致迎流侧尖端溶质富集层减薄,枝晶生长出现了迎流生长现象。将模拟得到的溶质过饱和度与Oseen-Ivantsov解析解进行对比,当流速较大时两者吻合较好。同时模拟了三维和二维强制对流作用下枝晶生长形貌的演化,由于三维条件下对流使得熔体能够绕过垂直于对流方向的一次枝晶臂主干将溶质带到背流侧,而二维条件下只能绕过垂直方向一次臂的尖端,因此三维MCA模型能更准确地反映强制对流对枝晶生长的影响。
- 石玉峰许庆彦柳百成
