شبیه سازی ریز ساختار انجماد آلیاژ آهن-سیلسیم ۵/۶% با استفاده از روش ماشین سلولی-المان محدود

ریزساختارهای سه بعدی آلیاژهای آهن-سیلسیم ۵/۶% (کسر جرمی) در شرایط خنک‌کاری مختلف با استفاده از روش المان محدود-ماشین سلولی (روش CAFE) شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی شده با نتایج تجربی مقایسه شدند و مشاهده شد که منطبق هستند. تغییرات در میدان دمایی و ناحیه جامد-مایع که نقش مهمی را در تعیین ساختارهای انجمادی بازی می‌کند نیز در شرایط خنک‌کاری مختلف آزموده شد. از مدل ارائه شده برای تعیین اثرات پارامترهای توزیع گاوسی برای درک این مطلب که هرچه میانگین زیر نجماد کمتر باشد نسبت ناحیه کریستالی هم محور بالاتر است استفاده شد و همچنین اینکه هرچه چگالی جوانه‌زنی بیشینه بیشتر باشد اندازه دانه کوچکتر است استفاده شد. اثر فوق مذاب بر ساختار انجماد و تبدیل از ستونی به هم محور در شمش ریخته شده نیز برای درک این موضوع که کاهش فوق مذاب از ۵۲ تا ۲۰ درجه کلوین به افزایش نسبت ناحیه کریستالی هم محور از ۱۳/۵۸% تا ۶/۶۵% ، کاهش شعاع دانه میانگین از ۱۰۲/۲ میلیمتر تا ۸۷۱/۱ میلیمتر و انجام تبدیل دانه ستونی به هم محور طبق برنامه منجر می‌شود ، بررسی شد. به دلیل این اثر، ریخته گری با فوق مذاب پایین برای به دست آوردن دانه

۳D microstructures of Fe–۶.۵%Si (mass fraction) alloys prepared under different cooling conditions were simulated via finite element-cellular automaton (CAFE) method. The simulated results were compared to experimental results and found to be in accordance. Variations in the temperature field and solid-liquid region, which plays important roles in determining solidification structures, were also examined under various cooling conditions. The proposed model was utilized to determine the effects of Gaussian distribution parameters to find that the lower the mean undercooling, the higher the equiaxed crystal zone ratio; also, the larger the maximum nucleation density, the smaller the grain size. The influence of superheat on solidification structure and columnar to equiaxed transition (CET) in the cast ingot was also investigated to find that decrease in superheat from 52 K to 20 K causes the equiaxed crystal zone ratio to increase from 58.13% to 65.6%, the mean gain radius to decrease fr