JMatPro凝固相转变及性能计算

2022-04-14 15:57:48 admin 20

        软件凝固相转变及性能计算部分主要针对凝固过程,包含凝固过程相转变及材料性能计算和凝固枝晶偏析后的均匀化计算两部分功能。

        Phases and Properties(凝固过程相转变及材料性能计算)是软件全模块均具备的功能,此功能能够计算凝固过程的非平衡相组成随温度的变化情况,进而计算得到合金中各相的性能随温度变化的情况,最终计算得到合金在凝固过程中各性能与温度之间的关系,可以计算的物理、热物理性能包括固液相分数、密度、摩尔体积、热导率、电阻率、电导率、杨氏模量、体积模量、剪切模量、泊松比、比热容、焓、潜热、热膨胀系数、体积变化、液相(整体)粘度和扩散系数、表面张力等。

        凝固过程相转变计算的基本模型是Scheil-Gulliver模型,即假设固相中的溶质扩散非常慢,以至于可以忽略,同时液相中的溶质扩散非常快,以至于完全扩散。虽然此功能是全模块均具备的计算功能,但各模块之间在具体计算模型上也存在一定的区别。例如通用钢和不锈钢模块在Scheil-Gulliver模型的基础上进行了优化,额外考虑了C、N等元素在固相中的扩散情况,并支持考虑第二相和碳化物的影响;不锈钢模块考虑了凝固过程中的奥氏体包晶增长、随后的铁素体向奥氏体转变、以及固态下的奥氏体分解;铸铁模块包含灰口铸铁和白口铸铁两类凝固计算,能够考虑凝固结束后不同的石墨化转变程度,包括珠光体、奥氏体或铁素体、以及珠光体和铁素体混合三种;铝、镁、钛、镍、钴、锆合金模块除了Scheil-Gulliver模型外,还提供了Back Diffusion计算模型可供选择,该模型考虑了凝固过程中固相中的元素扩散,能够计算不同温度下各元素在固相中的分布情况;铝合金模块和铸铁模块能够在计算中考虑气相生成对计算结果的影响;钛、镍、钴、锆、铸铁模块在凝固计算的基础上能够继续进行固态相转变计算并合并得到最终的计算结果。

        凝固过程材料性能计算方面各模块间也存在着一些差别,例如通用钢能够额外计算屈服强度、抗拉强度和硬度随温度的变化;镍单晶模块能够额外计算刚度系数随温度的变化;铝、镁合金模块能够额外进行铸造强度和枝晶间距计算。

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       Homogenisation(凝固枝晶偏析后的均匀化计算)是在凝固计算的基础上对各元素在枝晶间的均匀化扩散情况进行计算。由于均匀化扩散计算的前提是凝固计算结束后固相中元素的偏析,因此该计算功能仅针对支持Back Diffusion计算模型的模块,即目前仅有铝、镁、钛、镍、钴、锆六个合金模块支持该功能。

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