基于主曲率分布概率分析的三维凝固组织粗化动力学研究

粗化是凝固后期一种重要的微观组织演化方式，对其动力学规律的认识和掌握，是控制粗化过程进而避免各种铸造缺陷，获得理想凝固组织的前提。本项目采用相场法数值模拟并结合基于连续切片的三维微观组织重构实验分析，对糊状区内复杂微观组织粗化过程进行了深入研究。取得的主要成果如下：（1）建立并验证了适用于糊状区组织演化的定量多相场模型,实现了定量相场模型的高效求解及程序编制；（2）实现了对复杂三维微观组织演化的数值模拟及实验观测，获得了三维微观组织平均特征参量以及界面主曲率分布函数的演化规律，阐明了粗化方式与组织形貌细节以及界面主曲率分布特征之间的内在关联，揭示了糊状区内枝晶骨架演化及竞争淘汰的内在机制；（3）获得了不同界面润湿性下体系特征参量随固相体积分数的变化规律，阐明了初始颗粒尺寸分布及空间分布对粗化动力学的影响，确定了决定非稳态粗化阶段时间长短的首要因素。本项目成果不仅对粗化动力学理论发展起到很好的推动作用，还可为微观组织粗化过程调控提供理论依据。