Al-Cu合金凝固模拟：枝晶生长与溶质偏析研究

"Al-Cu合金凝固枝晶生长的数值模拟 (2008年)" 是一篇关于利用元胞自动机方法研究铝-铜（Al-Cu）二元合金凝固过程中枝晶生长特性的论文。这篇论文由占小红、魏艳红和马瑞共同撰写，发表于2008年的《中国有色金属学报》。 文章中，作者构建了一个枝晶生长的数值模型，该模型的核心是基于溶质守恒原理来确定枝晶尖端的生长速度。在模拟过程中，他们特别关注了两个关键因素——冷却速率和形核条件对枝晶形态以及溶质偏析的影响。计算结果显示，在凝固过程中，溶质倾向于在枝晶臂之间的封闭或半封闭空间内积聚，形成溶质富集区。随着冷却速率的增加，这种溶质偏析现象变得更加明显，导致晶界处的溶质浓度增大。 此外，论文还探讨了形核密度对枝晶形态的显著影响。形核密度的高低不仅决定着初始晶粒的数量，还直接影响到二次和三次枝晶的生长方向和结构。这表明在Al-Cu合金的凝固过程中，通过调控形核条件可以控制枝晶的细化和均匀性，从而优化材料的微观结构和性能。 关键词包括枝晶生长、数值模拟和元胞自动机，这表明研究采用了计算机模拟技术，通过元胞自动机这一离散模型来模拟复杂的枝晶生长过程，为理解和预测合金凝固时的微观结构提供了有力工具。 这篇论文深入研究了Al-Cu合金凝固时枝晶生长的动态过程，揭示了冷却速率、形核条件与溶质偏析之间的关系，并指出这些因素如何影响合金的微观结构。这些发现对于优化合金制备工艺，提高材料性能具有重要的理论和实践意义。