D010.13374f.issn10153x.2010.08.025 第32卷第8期 北京科技大学学报 Vo132 No 8 2010年8月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Aug 2010 不同次要相体积分数的亚共晶层棒转变的多相场 模拟 杨玉娟12) 严彪2) 1)同济大学材料科学与工程学院上海2000922)同济大学上海市金属功能材料开发应用重点实验室。上海200092 摘要利用K$O多相场模型，对亚共晶模型合金的层棒转变过程进行模拟.结果表明，共晶形态的层棒转变不是突变 而是在一定成分范围内渐变的.在各向同性界面能条件下，当次要相体积分数远小于1：时，共晶形态将发生层棒转变该 相以棒状形式存在：当次要相体积分数在1：附近时，层片共晶不完全向棒状共晶转变且随着次要相体积分数的增大，转变 时刻推迟：当次要相的体积分数远大于1：时，层片状共晶不再向棒状共晶转变.共晶形态的层棒转变趋势与初始层片间 距有关模拟结果与实验结果定性一致 关键词合金：亚共晶：共晶；形态；模拟 分类号TG1115 Multi-phase fied smu lation of lam ellr-rod hypoeutectic transition w ith differ ent volum e fractions of them inor phase YANG Yu jan 2).YAN Biad 2) 1)SchoolofMaterals Science and Engneering TongjiUniversity Shanghai200092 China 2)ShanghaiKey Lab ofDevebiment and Applicaton forMel FuncticnalMateras TongjiUniversie Shanghai200092 Chim ABSTRACT Critical sinulatons ofmodelhypoeutectic alpyswere carred outw ih he KKS)multi-Phase fed model to sudy the h m elar rod eu tectic transiton The result shows hat the lmelar rod eu tectic trans iton does not appear ab rupt butoccurs over a range of con positions Under the cond ition of isotropic interface energy when he volme fractian of the minor Phase is far lower han 1/. the lamellar rod transition occurs and a rodm rostructe foms When the volme fraction of hem nor Phase is near tol the melar rod tansition does not ocar campleely and it ocaurs laerw ith the volume fraction of them nor Phase increasng When te volme fractpn of the m nor phase is far larger than 1.it does not occur any pnger The smulations also show that the tansiton is related w ih nital hmelar spacing which is in accordance w ith the experin ent results qualintively KEY WORDS alloys hypoeutectig eutectic morphology smu ation 在规则共晶中有两种典型的共晶形态：层片状 转变.T研究表明，共晶以何种形态出现与生 和棒状.经典共晶凝固理论指出，当两相体积分数 长速度有关：生长速度较低时共晶以层片形态生长， 相近时，趋于形成层片结构，而当两相体积分数相差 反之则以棒状形态生长.Chaw研究了杂质元 较大时，则趋于形成棒状结构.在共晶组织中两相 素对共晶形态转变的影响，发现由于杂质元素在共 界面能各向同性条件下，如某一相的体积分数小于 晶两相中固溶度的差别，使得它在两相界面前沿富 1血，则该相以棒状形式存在山 集程度不一样，从而改变固液界面前沿的成分过 在一定条件下，层片形态和棒状形态可以相互冷，使固液界面变为胞状界面，导致棒状共晶形态 收稿日期：2009-11一02 基金项目：中国博士后基金资助项目(N?20090460654):上海市科委资助项目(N908D201300NQ0752m004) 作者简介：杨玉娟(1981一，女，博士后：严彪(196一，男。教授，博士生导师，Ema1a@vip sng com第 32卷 第 8期 2010年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.8 Aug.2010 不同次要相体积分数的亚共晶层 --棒转变的多相场 模拟 杨玉娟 1, 2) 严 彪 1, 2) 1)同济大学材料科学与工程学院, 上海 200092 2)同济大学上海市金属功能材料开发应用重点实验室, 上海 200092 摘 要 利用 KKSO多相场模型, 对亚共晶模型合金的层-棒转变过程进行模拟.结果表明, 共晶形态的层--棒转变不是突变 而是在一定成分范围内渐变的.在各向同性界面能条件下, 当次要相体积分数远小于 1/π时, 共晶形态将发生层--棒转变, 该 相以棒状形式存在;当次要相体积分数在 1/π附近时, 层片共晶不完全向棒状共晶转变, 且随着次要相体积分数的增大, 转变 时刻推迟;当次要相的体积分数远大于 1/π时, 层片状共晶不再向棒状共晶转变.共晶形态的层--棒转变趋势与初始层片间 距有关, 模拟结果与实验结果定性一致. 关键词 合金;亚共晶;共晶 ;形态;模拟 分类号 TG111.5 Multi-phasefieldsimulationoflamellar-rodhypoeutectictransitionwithdiffer￾entvolumefractionsoftheminorphase YANGYu-juan1, 2) , YANBiao1, 2) 1)SchoolofMaterialsScienceandEngineering, TongjiUniversity, Shanghai200092, China 2)ShanghaiKeyLabofDevelopmentandApplicationforMetalFunctionalMaterials, TongjiUniversity, Shanghai200092, China ABSTRACT CriticalsimulationsofmodelhypoeutecticalloyswerecarriedoutwiththeKKSOmulti-phasefieldmodeltostudythela￾mellar-rodeutectictransition.Theresultshowsthatthelamellar-rodeutectictransitiondoesnotappearabruptbutoccursoverarange ofcompositions.Undertheconditionofisotropicinterfaceenergy, whenthevolumefractionoftheminorphaseisfarlowerthan1/π, thelamellar-rodtransitionoccurs, andarodmicrostructureforms.Whenthevolumefractionoftheminorphaseisnearto1/π, thela￾mellar-rodtransitiondoesnotoccurcompletely, anditoccurslaterwiththevolumefractionoftheminorphaseincreasing.Whenthe volumefractionoftheminorphaseisfarlargerthan1/π, itdoesnotoccuranylonger.Thesimulationsalsoshowthatthetransitionis relatedwithinitiallamellarspacing, whichisinaccordancewiththeexperimentresultsqualitatively. KEYWORDS alloys;hypoeutectic;eutectic;morphology;simulation 收稿日期:2009--11--02 基金项目:中国博士后基金资助项目(No.20090460654);上海市科委资助项目(No.08DZ2201300, No.0752nm004) 作者简介:杨玉娟(1981— ), 女, 博士后;严 彪(1961— ), 男, 教授, 博士生导师, E-mail:yanbiao@vip.sina.com 在规则共晶中有两种典型的共晶形态 :层片状 和棒状 .经典共晶凝固理论指出 , 当两相体积分数 相近时 ,趋于形成层片结构 ,而当两相体积分数相差 较大时 ,则趋于形成棒状结构.在共晶组织中两相 界面能各向同性条件下 , 如某一相的体积分数小于 1 /π,则该相以棒状形式存在 [ 1] . 在一定条件下, 层片形态和棒状形态可以相互 转变 .Tiller [ 2] 研究表明 ,共晶以何种形态出现与生 长速度有关:生长速度较低时共晶以层片形态生长, 反之则以棒状形态生长.Chadwick [ 3] 研究了杂质元 素对共晶形态转变的影响, 发现由于杂质元素在共 晶两相中固溶度的差别, 使得它在两相界面前沿富 集程度不一样, 从而改变固 /液界面前沿的成分过 冷, 使固 /液界面变为胞状界面 ,导致棒状共晶形态 DOI :10 .13374 /j .issn1001 -053x .2010 .08 .025