多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法、产品、介质及设备技术

本发明专利技术公开了一种多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法、产品、介质及设备，属于冶金技术领域。该方法包括：S1、构建宏观热质流模型；包括动量方程，用于描述合金熔体流动行为，揭示对流对溶质分布的影响；温度方程，用于刻画凝固过程中温度场演化；浓度方程，用于描述溶质在凝固过程中的迁移和分配；压力泊松方程，用于校正速度场；S2、构建微观相场模型，采用相场法和格子玻尔兹曼法相结合的方式进行构建；S3、采用有限差分法对动量方程、温度方程和浓度方程进行时空离散；S4、对宏观偏析和微观偏析进行多尺度数值模拟耦合；S5、可视化合金偏析行为和偏析区枝晶形貌。本发明专利技术可以实现对多元合金偏析现象的宏微观多尺度准确模拟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金，具体涉及一种多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法、产品、介质及设备。

技术介绍

1、工业合金一般包括多种元素，在多元合金凝固过程中，由于合金各种元素的比重相差较大，成分分布不均匀，会存在偏析缺陷。合金偏析缺陷可以分为微观偏析和宏观偏析两大类，其中宏观偏析是由于凝固过程中溶质贫乏的固相与溶质富集的液相之间的相对运动所导致的合金元素在宏观尺度上的不均匀分布。宏观偏析很难通过后续加工进行消除，直接影响了零件的使用性能。而微观尺度上的微观偏析则表现为多元合金枝晶形貌演变过程中，各种溶质元素在固液界面的竞争分配行为，微观偏析会导致合金铸件冲击韧性和塑性下降，热裂倾向增加，缩短铸件寿命。

2、随着计算机的飞速发展，数值模拟在材料领域得到了飞速发展，通过与实验结合可以简化凝固实验过程、降低研发成本。凝固数值模拟技术经历了从简单的温度场模拟，到如今温度场、溶质场、流场以及相变相耦合的复杂过程；从宏观金属液体传热、传质以及流动到微观组织演变的过程。

3、针对宏观尺度的合金数值模拟，目前比较成熟的方法主要为有限元法，而微观尺度的数值模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，步骤S1中，所述动量方程以Navier-Strokes方程为基础，考虑流体的密度、速度、压力、粘度、重力、温度与浓度梯度；

3.根据权利要求1所述的多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，步骤S3中对动量方程进行进行时空离散时，对流项采用中心差分处理，粘性项采用二阶中心差分，以提高求解的准确性和稳定性。

4.根据权利要求1所述的多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，步骤S3中对温度方程进行时空离散时，...

【技术特征摘要】

1.一种多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，步骤s1中，所述动量方程以navier-strokes方程为基础，考虑流体的密度、速度、压力、粘度、重力、温度与浓度梯度；

3.根据权利要求1所述的多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，步骤s3中对动量方程进行进行时空离散时，对流项采用中心差分处理，粘性项采用二阶中心差分，以提高求解的准确性和稳定性。

4.根据权利要求1所述的多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，步骤s3中对温度方程进行时空离散时，对流项采用一阶中心差分格式，扩散项使用二阶中心差分。

5.根据权利要求1所述的多元合金偏析缺陷的多尺度模拟方法，其特征在于，步骤s3中对浓度方程进行时空离散时，相变引起的热源项直接加入到局部温度变化中，溶质再分配项直接加入到浓度变化中。

6.根据权利要求1所述的多元合金偏析缺陷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昂，陈洪勖，蒋斌，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：