Phase Lab相场模块-定向凝固

Phase Lab 是一款功能强大的相图相场计算软件，包括相图模块、扩散模块、相场模块以及数据库模块，可以帮助研究者在合金材料设计中，借助强大的数据库建立成分-物相-性能之间的关联规律，完成材料的成分优化与性能提升。

相场模块作为Phase Lab 2023A版本新增的功能模块，可以实现多种凝固过程模拟。通过耦合CALPHAD方法和热力学数据库，准确描述多元合金中各相的Gibbs自由能，建立多元合金凝固过程的相场模型，从而更加准确地模拟多元合金凝固过程中组织形成及演化现象。

本期将给大家介绍Phase Lab 相场模块-定向凝固的内容。

2.2.2 定向凝固

选择数据库 Databases 为 Binary Alloys ，数据库来源为 HZWTECH 。

选择元素 Elements 为 Al 、 Cu 。

选择计算类型为 Solidification 。

点击 Next 按钮进入 Phases 页面。

勾选 LIQUID 、 FCC_A1 相。

点击 Next 按钮进入 Solidification 参数设置页面。

设置计算参数。

设置计算参数 System Conditions :

Component：Mole fraction

Al：0.98

Cu：0.02

Number_of_X_direction：800

Number_in_Y_direction：400

Space_step：0.8

Coupling_constant：5

Total_time_steps：800000

Time_step：0.0245

设置计算参数 Temperature Conditions :

Temperature：895 K

Temperature_range (Min)：837 K

Temperature_range (Max)：921 K

Cooling_speed：0 K/s

Directional_solidification：On

Solidification_direction：X-direction

Temperature_Gradient：5.0E4 K/m

Pulling_speed：1.0E-3 m/s

设置计算参数 Boundary Conditions :

X_direction：No-flux

Y_direction：No-flux

设置计算参数 Noise Conditions :

Noise_strength：0

设置计算参数 Thermodynamic conditions :

Calphad：On

Database：Binary Alloys

Phase_entered：[LIQUID,FCC_A1]

Molar_volume：1.0E-5 m³/mol

设置计算参数 Diffusion conditions :

Phase：LIQUID、FCC_A1

Diffusion_coefficient (Cu)：[(1.0E-9),(1.0E-13)]

设置计算参数 Interface Energy Conditions :

Interface Energy：0.25 J/㎡

设置计算参数 Nuclear Conditions :

Number_of_nuclear：1

Nucleation_method：User_define

Anisotropy_method：Cos4theta

Anisotropy_strength：0.01

Initial_radius：20

Nucleation：[(1,200,0)]

设置计算参数 Output Conditions :

Output_phasefield：Sum

Output_component：[Al,Cu]

Output_time_step：10000

Interface_position：Unfixed

点击 Next 按钮进入 超算资源设置 页面。

设置计算分区，节点数、核数。点击 提交 按钮，即可提交作业。

10.下载计算结果，程序默认输出相场的组织演化图片。其中，time_step=0、time_step=200000和time_step=400000时刻的组织演化图分别如下所示。

 

审核编辑 ：李倩