Phase Lab 是一款功能強大的相圖相場計算軟件，包括相圖模塊、擴散模塊、相場模塊以及數據庫模塊，可以幫助研究者在合金材料設計中，借助強大的數據庫建立成分-物相-性能之間的關聯(lián)規(guī)律，完成材料的成分優(yōu)化與性能提升。

相場模塊作為Phase Lab 2023A版本新增的功能模塊，可以實現(xiàn)多種凝固過程模擬。通過耦合CALPHAD方法和熱力學數據庫，準確描述多元合金中各相的Gibbs自由能，建立多元合金凝固過程的相場模型，從而更加準確地模擬多元合金凝固過程中組織形成及演化現(xiàn)象。

本期將給大家介紹Phase Lab 相場模塊-枝晶凝固的內容。

2.2 相場模塊

2.2.1 枝晶凝固

1. 選擇數據庫Databases為Binary Alloys，數據庫來源為HZWTECH。

2. 選擇元素Elements為Al、Cu。

3. 選擇計算類型為Solidification。

4. 點擊Next按鈕進入Phases頁面。

5. 勾選LIQUID、FCC_A1相。

6.點擊Next按鈕進入Solidification參數設置頁面。

7. 設置計算參數。

設置計算參數SystemConditions:

Component：Mole fraction

Al：0.98

Cu：0.02

Number_of_X_direction：600

Number_in_Y_direction：600

Space_step：0.4

Coupling_constant：3

Total_time_steps：40000

Time_step：0.005

設置計算參數TemperatureConditions:

Temperature：895 KK

Temperature_range (Min)：837 KK

Temperature_range (Max)：921 KK

Cooling_speed：0 K / sK/s

Directional_solidification：Off

Cooling_speed=0表示溫度不變，為恒溫凝固。

設置計算參數BoundaryConditions:

X_direction：Periodic

Y_direction：Periodic

設置計算參數NoiseConditions:

Noise_strength：0.05

設置計算參數Thermodynamicconditions:

Calphad：On

Database：Binary Alloys

Phase_entered：[LIQUID,FCC_A1]

Molar_volume：1.0E-5 m3 / mol

m3/mol

設置計算參數Diffusionconditions:

Phase：LIQUID、FCC_A1

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

元素在不同相中擴散系數不同。

設置計算參數InterfaceEnergyConditions:

Interface Energy：0.25 J / m2J/m2

設置計算參數NuclearConditions:

Number_of_nuclear：1

Nucleation_method：User_define

Anisotropy_method：Cos4theta

Anisotropy_strength：0.05

Initial_radius：5

Nucleation：[(300,300,45)]

設置計算參數OutputConditions:

Output_phasefield：Sum

Output_component：[Al,Cu]

Output_time_step：1000

8. 所有參數設置完成后，左側全部顯示為藍色。點擊Next按鈕進入超算資源設置頁面。

9. 點擊查看超算資源，可查看資源使用情況。設置計算分區(qū)，節(jié)點數、核數。點擊提交按鈕，即可提交作業(yè)。

10. 作業(yè)成功提交后頁面出現(xiàn)提示。

11. 任務提交至超算后可在鴻之微云>>計算中心>>我的作業(yè)查看作業(yè)狀態(tài)，點擊作業(yè)詳情，可下載輸出結果。

12. 程序默認輸出相場的組織演化圖片供用戶參考，其中，time_step=0、time_step=6000和time_step=12000時刻的組織演化圖分別如下所示。用戶也可用其他軟件對原始數據進行數據后處理（例如：Tecplot、Paraview等）。

time_step=0

time_step=6000

time_step=12000

審核編輯 ：李倩