Phase Lab 是一款功能強(qiáng)大的相圖相場計(jì)算軟件，包括相圖模塊、擴(kuò)散模塊、相場模塊以及數(shù)據(jù)庫模塊，可以幫助研究者在合金材料設(shè)計(jì)中，借助強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫建立成分-物相-性能之間的關(guān)聯(lián)規(guī)律，完成材料的成分優(yōu)化與性能提升。

相場模塊作為Phase Lab 2023A版本新增的功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)多種凝固過程模擬。通過耦合CALPHAD方法和熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，準(zhǔn)確描述多元合金中各相的Gibbs自由能，建立多元合金凝固過程的相場模型，從而更加準(zhǔn)確地模擬多元合金凝固過程中組織形成及演化現(xiàn)象。

本期將給大家介紹Phase Lab 相場模塊-定向凝固的內(nèi)容。

2.2.2 定向凝固

選擇數(shù)據(jù)庫Databases為Binary Alloys，數(shù)據(jù)庫來源為HZWTECH。

選擇元素Elements為Al、Cu。

選擇計(jì)算類型為Solidification。

點(diǎn)擊Next按鈕進(jìn)入Phases頁面。

勾選LIQUID、FCC_A1相。

點(diǎn)擊Next按鈕進(jìn)入Solidification參數(shù)設(shè)置頁面。

設(shè)置計(jì)算參數(shù)。

設(shè)置計(jì)算參數(shù)SystemConditions:

Component：Mole fraction

Al：0.98

Cu：0.02

Number_of_X_direction：800

Number_in_Y_direction：400

Space_step：0.8

Coupling_constant：5

Total_time_steps：800000

Time_step：0.0245

設(shè)置計(jì)算參數(shù)TemperatureConditions:

Temperature：895 K

Temperature_range (Min)：837 K

Temperature_range (Max)：921 K

Cooling_speed：0 K/s

Directional_solidification：On

Solidification_direction：X-direction

Temperature_Gradient：5.0E4 K/m

Pulling_speed：1.0E-3 m/s

設(shè)置計(jì)算參數(shù)BoundaryConditions:

X_direction：No-flux

Y_direction：No-flux

設(shè)置計(jì)算參數(shù)NoiseConditions:

Noise_strength：0

設(shè)置計(jì)算參數(shù)Thermodynamicconditions:

Calphad：On

Database：Binary Alloys

Phase_entered：[LIQUID,FCC_A1]

Molar_volume：1.0E-5 m3/mol

設(shè)置計(jì)算參數(shù)Diffusionconditions:

Phase：LIQUID、FCC_A1

Diffusion_coefficient (Cu)：[(1.0E-9),(1.0E-13)]

設(shè)置計(jì)算參數(shù)InterfaceEnergyConditions:

Interface Energy：0.25 J/㎡

設(shè)置計(jì)算參數(shù)NuclearConditions:

Number_of_nuclear：1

Nucleation_method：User_define

Anisotropy_method：Cos4theta

Anisotropy_strength：0.01

Initial_radius：20

Nucleation：[(1,200,0)]

設(shè)置計(jì)算參數(shù)OutputConditions:

Output_phasefield：Sum

Output_component：[Al,Cu]

Output_time_step：10000

Interface_position：Unfixed

點(diǎn)擊Next按鈕進(jìn)入超算資源設(shè)置頁面。

設(shè)置計(jì)算分區(qū)，節(jié)點(diǎn)數(shù)、核數(shù)。點(diǎn)擊提交按鈕，即可提交作業(yè)。

10.下載計(jì)算結(jié)果，程序默認(rèn)輸出相場的組織演化圖片。其中，time_step=0、time_step=200000和time_step=400000時(shí)刻的組織演化圖分別如下所示。

審核編輯 ：李倩