切向流动作用下定向凝固界面形貌周期性振荡研究

实时观察研究了切向流动作用下,丁二腈(SCN)-2%(质量分数)H2O合金熔体固液界面形貌随抽拉速度的变化规律.当抽拉速度较低时,切向流动作用能够提高平界面的稳定性.在中等抽拉速度区域内,液固界面形态并非稳态,而是随着抽拉速度的提高,分别经历了“平界面-胞状界面”和“胞状界面-枝晶界面”两种周期性振荡过程.分析表明,振荡生长模式的形成主要有以下两个原因(ⅰ)流场对于界面的稳定作用与抽拉速度对界面的不稳定作用之间存在相互竞争,这是振荡界面产生的驱动力;(ⅱ)稳态溶质扩散场的建立需要一定的弛豫时间,这促使界面形态总是以平衡位置为中心振荡生长,而不能保持稳态生长.随着抽拉速度的提高,其对界面形貌的控制逐渐趋于主导地位,界面发展成为稳态的枝晶生长.