Phase Lab 是一款功能強(qiáng)大的相圖相場計(jì)算軟件，包括相圖模塊、擴(kuò)散模塊、相場模塊以及數(shù)據(jù)庫模塊，可以幫助研究者在合金材料設(shè)計(jì)中，借助強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫建立成分-物相-性能之間的關(guān)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(shí)現(xiàn)多種凝固過程模擬。通過耦合CALPHAD方法和熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，準(zhǔn)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(zhǔn)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(nèi)容。

2.2 相場模塊

2.2.1 枝晶凝固

1. 選擇數(shù)據(jù)庫Databases為Binary Alloys，數(shù)據(jù)庫來源為HZWTECH。

2. 選擇元素Elements為Al、Cu。

3. 選擇計(jì)算類型為Solidification。

4. 點(diǎn)擊Next按鈕進(jìn)入Phases頁面。

5. 勾選LIQUID、FCC_A1相。

6.點(diǎn)擊Next按鈕進(jìn)入Solidification參數(shù)設(shè)置頁面。

7. 設(shè)置計(jì)算參數(shù)。

設(shè)置計(jì)算參數(shù)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(shè)置計(jì)算參數(shù)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(shè)置計(jì)算參數(shù)BoundaryConditions:

X_direction：Periodic

Y_direction：Periodic

設(shè)置計(jì)算參數(shù)NoiseConditions:

Noise_strength：0.05

設(shè)置計(jì)算參數(shù)Thermodynamicconditions:

Calphad：On

Database：Binary Alloys

Phase_entered：[LIQUID,FCC_A1]

Molar_volume：1.0E-5 m3 / mol

m3/mol

設(shè)置計(jì)算參數(shù)Diffusionconditions:

Phase：LIQUID、FCC_A1

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

元素在不同相中擴(kuò)散系數(shù)不同。

設(shè)置計(jì)算參數(shù)InterfaceEnergyConditions:

Interface Energy：0.25 J / m2J/m2

設(shè)置計(jì)算參數(shù)NuclearConditions:

Number_of_nuclear：1

Nucleation_method：User_define

Anisotropy_method：Cos4theta

Anisotropy_strength：0.05

Initial_radius：5

Nucleation：[(300,300,45)]

設(shè)置計(jì)算參數(shù)OutputConditions:

Output_phasefield：Sum

Output_component：[Al,Cu]

Output_time_step：1000

8. 所有參數(shù)設(shè)置完成后，左側(cè)全部顯示為藍(lán)色。點(diǎn)擊Next按鈕進(jìn)入超算資源設(shè)置頁面。

9. 點(diǎn)擊查看超算資源，可查看資源使用情況。設(shè)置計(jì)算分區(qū)，節(jié)點(diǎn)數(shù)、核數(shù)。點(diǎn)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(wù)提交至超算后可在鴻之微云>>計(jì)算中心>>我的作業(yè)查看作業(yè)狀態(tài)，點(diǎn)擊作業(yè)詳情，可下載輸出結(jié)果。

12. 程序默認(rèn)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(shí)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(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理（例如：Tecplot、Paraview等）。

time_step=0

time_step=6000

time_step=12000

審核編輯 ：李倩