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TIAl合金枝晶凝固的相场法模拟的中期报告
本次中期报告主要介绍了使用相场法模拟TIAl合金枝晶凝固的研究进展和结果。具体内容如下：
1.研究背景及目的
高温结构材料具有很高的比强度和热稳定性，是航空航天和能源领域所需的材料。TIAl合金是一种高温结构材料，具有较低的密度、高的比强度和较高的熔点。然而，由于其制造复杂性和成本高昂，其应用仍受到限制。因此，通过模拟研究TIAl合金的凝固过程，可以更好地了解其制造和性能调控机制，有利于开发新型高温结构材料。
2.相场法的基础和应用
相场法是一种基于自由能的数值模拟方法，适用于模拟材料凝固和相变等多相体系的动态演化。其基本思想是将材料分为若干相，每个相对应一个相场，利用演化方程描述相场的变化。相场方法具有高精度、高效率和可扩展性等优点，在多相凝固领域得到了广泛应用。
3.模拟方法与初始条件
本研究采用了基于Cahn-Hilliard方程的相场模型，通过随机噪声产生的实例化方法生成初生晶核，并在整个模拟过程中进行演化，模拟了不同温度下TIAl合金枝晶的生长过程。初始温度设定为1500K，固液相变温度设定为1573K。
4.模拟结果
通过不同初生晶核的位置和形态，研究了TIAl合金的枝晶生长规律和影响因素。结果表明，枝晶生长速率随着温度的降低而减缓，枝晶体积和形态受到初生晶核的形态和位置的影响。此外，模拟结果还显示凝固界面处的热量传递和质量传递对于枝晶生长也有重要的影响。
5.下一步计划
下一步的工作将聚焦于优化相场模型和参数设置，加强对于凝固过程中的热量和质量传递过程的研究，以及与实验数据的比较验证等方面，对于TIAl合金的凝固规律和性能调控进行更加深入的研究和探索。