金属合金铸造中微观结构长度尺度的多尺度预测
材料科学
2021-01-20 v1
摘要
在本文中，我们结合铸造实验与定量模拟，提出一种新颖的多尺度建模方法，以预测在与工业铸造工艺相关的凝固条件下金属合金中的局部一次枝晶间距。为此，在含 1\,wt\% 与 4\,wt\% Cu 的 Al-Cu 合金的有控铸造实验中测量了一次枝晶间距，并将其与利用相场（PF）与枝晶针状网络（DNN）模型模拟的枝晶阵列中的间距稳定范围及平均间距进行比较。首先表明，对 Al-1\,wt\%Cu 合金，PF 与 DNN 在使用 PF 计算所得枝晶尖端选择常数的 DNN 模拟中给出相似结果。PF 模拟因枝晶尖端半径与扩散长度间的大尺度分离（非稀合金的特征）而计算量过大，故无法对 Al-4\,wt\%Cu 合金实现定量预测。尽管如此，非稀 Al-Cu 合金的 DNN 模拟结果总体上与我们的实验结果及广泛文献综述结果吻合良好。模拟一致表明，随着微观结构由胞状-枝晶向发育良好的分级枝晶转变，PDAS 稳定范围随温度梯度减小而拓宽。
引用
@article{arxiv.2101.07780,
title = {Multiscale prediction of microstructure length scales in metallic alloy casting},
author = {B. Bellón and A. K. Boukellal and T. Isensee and O. M. Wellborn and K. P. Trumble and M. J. M. Krane and M. S. Titus and D. Tourret and J. LLorca},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.07780},
year = {2021}
}