朱昶胜, 高宏伟, 马芳兰, 冯 力, 雷 鹏

(1. 兰州理工大学 计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050; 2. 兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室, 甘肃 兰州 730050; 3. 兰州理工大学 网络与信息中心, 甘肃 兰州 730050)

近年来，对于凝固过程的界面形貌演化，不管是在实验、理论还是数值模拟，人们已经做了大量的研究并获得了重要的研究成果[1].一直以来，在传统的研究方法中，合金的定向凝固是研究非平衡体系中由于枝晶形态不稳定而引起竞争效应的标准范式[2].在现代先进的材料制备工艺中，定向凝固技术已被广泛应用，其组织的演化规律对于实际生产具有重要的指导作用.与自由枝晶生长不同的是，定向凝固过程中晶体生长的方向性一方面取决于传热方向，另一方面取决于晶体学上的择优生长方向.例如在均匀过冷熔体中生长的晶体，由于向四周散热速度是一样的，因此其生长方向完全是由晶体界面能的各向异性来决定，晶体沿着界面能最低的方向能够快速生长，最终形成等轴形状的晶体.当热流方向与晶体择优方向不平行时，枝晶的整体结构将会改变其竖直生长的特性，固液界面将会演化成非对称的倾斜枝晶结构[3].Pettersen等[4]首先研究了定向凝固过程中冷却速率对其枝晶生长的影响，其主要目的是研究合金生长的优选方向.Xing等[5]研究了树枝状结构的不对称形态以及错向角对主晶距选择机制的影响,将实验结果与……