Моделирование затвердевания бинарного сплава на основе железа, модифицированного наноразмерными частицами
В.Н. Попов, А.Н. Черепанов, В.Г. Щукин
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
popov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: кристаллизация, бинарный сплав, зародышеобразование, модифицирование, наноразмерные тугоплавкие частицы, численное моделирование
Страницы: 475-482
Аннотация
Предложена математическая модель затвердевания бинарного сплава железа (Fe-C), модифицированного тугоплавкими наноразмерными частицами. Описываются процессы гетерогенного зародышеобразования на поверхности наноразмерных частиц и кристаллизации сплава в цилиндрической форме. Для температуры ликвидуса принята линейная аппроксимация от концентрации растворенного углерода, закон изменения которой подчиняется правилу неравновесного рычага. Объем твердой фазы, образовавшейся вокруг зародыша, в процессе кристаллизации определяет характерный размер зеренной структуры в затвердевшем сплаве. Проведено численное моделирование затвердевания расплава в цилиндрическом тигле и рассмотрены особенности кинетики гетерогенного зарождения и роста твердой фазы. Определено, что условия зародышеобразования и кристаллизации существенно различаются внутри отливки. Показано, что по мере охлаждения расплава устанавливается объемно-последовательная кристаллизация.
|
