融合焊缝凝固后形状与晶粒形貌的综合模型
材料科学
2015-03-06 v1 流体动力学
摘要
通过一个综合的宏观尺度/介观尺度计算模型，我们研究了焊接熔化和凝固过程中发展的形状和晶粒形貌。除了宏观尺度的表面张力驱动流体流动和热传递外，我们还使用介观尺度模型预测凝固进程，该模型考虑了真实的凝固动力学，而非准平衡热力学。宏观尺度与介观尺度之间的紧密耦合使我们的结果区别于先前发表的研究。我们发现，包含加热和冷却过程中的 Marangoni 驱动流体流动和热传递，对于准确预测焊缝池形状和晶粒形貌至关重要。然而，如果只关注焊缝池的形状，当包含流体流动和热传递时，忽略凝固动力学的热力学准平衡凝固模型就足够了。我们证明，添加足够浓度的直径约为 1 m 的 TiN 晶粒细化颗粒，可以有效地触发从柱状树枝晶到等轴晶的有利转变，因为它允许后者在柱状树枝晶前沿前方的过冷熔体中异质形核。这种从柱状生长到等轴生长的转变可在广泛不同的焊接条件下实现，其确切性质对颗粒浓度和模型参数的不准确了解相对不敏感。
引用
@article{arxiv.1503.01471,
title = {An integrated model for the post-solidification shape and grain morphology of fusion welds},
author = {Anton Kidess and Mingming Tong and Gregory Duggan and David J. Browne and Saša Kenjereš and Ian Richardson and Chris R. Kleijn},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.01471},
year = {2015}
}