定向凝固Ti-46at. %Al 合金晶粒组织形成CAFE 模拟

为了深入理解TiAl 合金定向凝固过程中晶粒组织演化特点，采用CAFE 模型( 元胞自 动机CA － 有限元FE) 模拟研究Ti-46at. % Al 合金定向凝固过程中晶粒组织形成。借助文献中微 重力定向凝固实验结果验证模型。考察了形核过冷度和自然对流强度对柱状晶向等轴晶转变 ( CET) 、晶粒尺寸、晶粒延长因子以及偏析分布的影响。模拟结果表明: 降低形核过冷度可以获得 完全等轴晶组织。对于完全等轴晶组织，增大流动强度会加重铸件晶间偏析，而对凝固组织形貌以 及晶粒尺寸、延长因子分布无影响。增加形核过冷度，发生CET。流动强度增加导致CET 延迟，促 进长形晶和等轴晶混合生长，增大晶粒尺寸和延长因子以及加重偏析。CAFE 模型可以被用于预 测TiAl 合金晶粒组织形成以及分析控制机理