远场来流对定向凝固中深胞晶生长的影响

摘要

定向凝固是一种通过控制凝固速度以及调节温度分布使得晶体按照人们想要的凝固方向生长的技术手段。定向凝固过程中不可避免地会产生流场,在流场的作用下,深胞晶的生长会偏离原来的生长轨迹。为了得到人们生产所需的结晶体,研究受到流场影响下定向凝固中深胞晶的生长形貌很有必要。利用匹配渐近展开和多变量渐近展开法求出定向凝固过程中受远场来流影响下深胞晶外部区域浓度场的渐近解、受流场作用下的量子化条件、界面形状函数的外解,以及根部区域的内解,通过内外解匹配得到深胞晶生长的整体界面形态近似解；在不同的流动强度作用下,研究远场来流对深胞晶生长形貌的影响。结果表明，远场来流对定向凝固中深胞晶生长会有明显影响。随着流动强度的增大,胞晶间距逐渐减小,根部底端曲率增大；尖端半径随流动强度的增大而减小,胞晶趋向细长化。

关键词

定向凝固 / 深胞晶生长 / 远场来流 / 渐近分析 / 量子化条件