定向凝固晶粒竞争生长过程、机制及控制的相场法研究

项目名称： 定向凝固晶粒竞争生长过程、机制及控制的相场法研究

项目编号： No.51371151

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 王锦程

作者单位： 西北工业大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 如何精确控制定向凝固过程中的晶粒竞争生长是先进单晶(定向)材料制备的共性和关键问题。但当前基于Walton-Chalmers思想的传统晶粒竞争生长理论不仅不能为完满解决这一问题提供足够的理论支撑，而且受到了严重的挑战。其主要原因在于传统研究手段单一，仅能获得晶粒竞争生长这一复杂过程时空上的片段信息，并且忽略了对凝固微观组织演化更具影响力的溶质场的作用。本项目拟结合相场法数值模拟及透明模型合金实时观测，通过对定向凝固双晶晶粒竞争生长过程中组织演化及溶质输运的数值模拟和实时观测，系统研究生长方式、生长维度、工艺参数及材料特性等对尖端状态、枝晶间距、侧向分枝发展、晶界形成与演化及晶粒淘汰与否等的影响。阐明定向凝固晶粒竞争生长机制及其作用条件，明确材料特性及工艺参数对晶粒竞争生长的影响规律，并最终通过实际高温合金实验验证，建立双晶晶粒淘汰临界条件判据，为实现单晶完整性的主动控制提供理论和技术支持。

中文关键词： 定向凝固；竞争生长；相场模型；数值模拟；原位观察

英文摘要： How to control the competitive grain growth during directional solidification precisely is the first and very common issue encountered during the preparation of advanced single-crystal materials. However, the traditional mechanism of competitive grain gro

英文关键词： Directional Solidification；Competitive growth；phase field model；numerical simulation；in-situ observation