各向异性表面张力对共晶生长影响的理论分析
发布时间：2022-10-27 21:51
晶体生长是金属凝固过程中的一个重要组成部分,固相和液相之间的界面形态对于晶体的生长有重要的作用.在实际的凝固过程中,晶体的生长会受到过冷度、界面动力学、各向异性表面张力、熔体对流等因素的影响。（1）本文利用匹配渐近展开法和多变量展开法获得了在定向凝固过程中,当表面张力为各向异性时共晶生长的一致有效渐近解,揭示了各向异性表面张力对定向凝固过程中共晶生长的影响.研究表明共晶生长在三相点附近有一个薄的边界层,在边界层附近界面温度和浓度会发生急剧变化.在远离三相点的外部区间,随着各向异性表面张力增加,界面温度随之升高;而在三相点附近的内部区间,随着各向异性表面张力增加,界面温度随之降低.与只考虑各向同性表面张力的情形相比,各向异性表面张力改变了三相点的位置,促进了层片共晶的生长。（2）本文应用多重变量展开法导出了扰动振幅的变化率满足的色散关系,给出当表面张力为各向异性时层片共晶生长的稳定性判据.研究发现共晶生长系统包含两种典型的全局不稳定性机制:由于非震荡导致的“交换稳定性”机制和由于震荡导致的“整体波动不稳定性”机制.共晶生长中有四种震荡模式:反对称-反对称（AA-）、对称-反对称（SA-）...
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 课题国内外研究进展
2.2 各向异性表面张力
2.3 研究方法
2.3.1 渐近分析方法的概述
2.3.2 渐近分析方法使用的特点
2.4 本文的主要研究内容
2.5 本文的主要创新点
3 各向异性表面张力对定常层片共晶生长的影响
3.1 问题的数学描述和基本假设
3.1.1 有量纲方程和边界条件
3.1.2 无量纲方程和边界条件
3.1.3 拟稳态
3.2 问题求解
3.2.1 浓度场的解
3.2.2 界面的解
3.3 问题讨论
3.4 本章小结
4 各向异性表面张力对层片共晶稳定性的影响
4.1 定向凝固系统的数学模型
4.1.1 无量纲尺度
4.1.2 无量纲线性扰动系统
4.1.3 基态解
4.1.4 线性扰动态
4.2 多重变量渐近展开解
4.2.1 首阶近似解
4.2.2 一阶近似解
4.3 全局模式解和量子化条件
4.4 全局不稳定性机制
4.5 本章小结
5 快速凝固条件下棒状共晶的生长
5.1 问题的数学描述和基本假设
5.2 问题的解析解
5.2.1 第一种相图
5.2.2 第二种相图
5.3 问题的分析
5.4 本章小结
6 弱熔体对流对棒状共晶生长的影响
6.1 问题的数学描述与基本假设
6.2 渐近解
6.3 问题讨论
6.4 本章模型在物理中的应用
6.5 本章小结
7 主要结论
参考文献
附录A 一元三次方程的解法
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性表面张力对深胞晶界面形态稳定性的影响[J]. 蒋晗,陈明文,史国栋,王涛,王自东. 物理学报. 2016(09)
[2]Effect of buoyancy-driven convection on steady state dendritic growth in a binary alloy[J]. 陈明文,王宝,王自东. Chinese Physics B. 2013(11)
[3]定向凝固理论与技术的发展[J]. 宋先跃,唐建新,刘振伟. 热加工工艺. 2009(15)
[4]Three-dimensional interfacial wave theory of dendritic growth: （Ⅱ）. non-axi-symmetric global wave modes and selection criterion of pattern formation[J]. 陈永强,唐熊忻,徐鉴君. Chinese Physics B. 2009(02)
[5]Three-dimensional interfacial wave theory of dendritic growth: （Ⅰ）. multiple variables expansion solutions[J]. 陈永强,唐熊忻,徐鉴君. Chinese Physics B. 2009(02)
[6]在强加来流作用下二元系中枝晶生长的稳态解[J]. 李向明,陈明文,王自东. 北京科技大学学报. 2008(06)
[7]Lamellar Spacing Selection in Regular Eutectic Solidification at Low Velocity[J]. Guanghui MENG~+ Xin LIN Weidong HUANG State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China. Journal of Materials Science ＆ Technology. 2007(06)
[8]晶体生长机理的研究综述[J]. 郝保红,黄俊华. 北京石油化工学院学报. 2006(02)
[9]Effect of interface kinetics on the eutectic growth[J]. LI Jinfu ＆ ZHOU Yaohe State Key Laboratory of Metal Matrix Composites, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2005(04)
[10]晶体生长机理研究的新近发展[J]. 于锡玲. 中国科学基金. 2002(04)
本文编号：3697279
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 课题国内外研究进展
2.2 各向异性表面张力
2.3 研究方法
2.3.1 渐近分析方法的概述
2.3.2 渐近分析方法使用的特点
2.4 本文的主要研究内容
2.5 本文的主要创新点
3 各向异性表面张力对定常层片共晶生长的影响
3.1 问题的数学描述和基本假设
3.1.1 有量纲方程和边界条件
3.1.2 无量纲方程和边界条件
3.1.3 拟稳态
3.2 问题求解
3.2.1 浓度场的解
3.2.2 界面的解
3.3 问题讨论
3.4 本章小结
4 各向异性表面张力对层片共晶稳定性的影响
4.1 定向凝固系统的数学模型
4.1.1 无量纲尺度
4.1.2 无量纲线性扰动系统
4.1.3 基态解
4.1.4 线性扰动态
4.2 多重变量渐近展开解
4.2.1 首阶近似解
4.2.2 一阶近似解
4.3 全局模式解和量子化条件
4.4 全局不稳定性机制
4.5 本章小结
5 快速凝固条件下棒状共晶的生长
5.1 问题的数学描述和基本假设
5.2 问题的解析解
5.2.1 第一种相图
5.2.2 第二种相图
5.3 问题的分析
5.4 本章小结
6 弱熔体对流对棒状共晶生长的影响
6.1 问题的数学描述与基本假设
6.2 渐近解
6.3 问题讨论
6.4 本章模型在物理中的应用
6.5 本章小结
7 主要结论
参考文献
附录A 一元三次方程的解法
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性表面张力对深胞晶界面形态稳定性的影响[J]. 蒋晗,陈明文,史国栋,王涛,王自东. 物理学报. 2016(09)
[2]Effect of buoyancy-driven convection on steady state dendritic growth in a binary alloy[J]. 陈明文,王宝,王自东. Chinese Physics B. 2013(11)
[3]定向凝固理论与技术的发展[J]. 宋先跃,唐建新,刘振伟. 热加工工艺. 2009(15)
[4]Three-dimensional interfacial wave theory of dendritic growth: （Ⅱ）. non-axi-symmetric global wave modes and selection criterion of pattern formation[J]. 陈永强,唐熊忻,徐鉴君. Chinese Physics B. 2009(02)
[5]Three-dimensional interfacial wave theory of dendritic growth: （Ⅰ）. multiple variables expansion solutions[J]. 陈永强,唐熊忻,徐鉴君. Chinese Physics B. 2009(02)
[6]在强加来流作用下二元系中枝晶生长的稳态解[J]. 李向明,陈明文,王自东. 北京科技大学学报. 2008(06)
[7]Lamellar Spacing Selection in Regular Eutectic Solidification at Low Velocity[J]. Guanghui MENG~+ Xin LIN Weidong HUANG State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China. Journal of Materials Science ＆ Technology. 2007(06)
[8]晶体生长机理的研究综述[J]. 郝保红,黄俊华. 北京石油化工学院学报. 2006(02)
[9]Effect of interface kinetics on the eutectic growth[J]. LI Jinfu ＆ ZHOU Yaohe State Key Laboratory of Metal Matrix Composites, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2005(04)
[10]晶体生长机理研究的新近发展[J]. 于锡玲. 中国科学基金. 2002(04)
本文编号：3697279
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3697279.html
