結(jié)晶潛熱的處理

  高溫金屬隨著熱量散失，溫度下降，進(jìn)而發(fā)生凝固，逐漸由
液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?。如果將初始凝固階段的過冷現(xiàn)象略去不計(jì)，則
對純金屬、共晶合金或凝固溫度范圍很窄的合金來說，凝固開始
后的一段時(shí)間內(nèi)，固相不斷增多，但溫度始終保持在熔點(diǎn)附近，
這是由于釋放的潛熱補(bǔ)償了傳導(dǎo)帶走的熱量，亦即補(bǔ)償了由傳熱
所引起的溫度下降。在物相轉(zhuǎn)變的過程中，同時(shí)將釋放凝固潛熱(
也稱熔化潛熱或結(jié)晶潛熱，均可簡稱為潛熱)。
  潛熱的釋放是凝固過程區(qū)別于一般導(dǎo)熱過程的顯著持點(diǎn)：首
先，是凝固現(xiàn)象這一物理過程的本身，潛熱的釋放將明顯降低鑄
件的冷卻與凝固速度；其次，對支配導(dǎo)熱過程的傅里葉方程，由
于潛熱釋放，實(shí)質(zhì)上變成了具有內(nèi)熱源的溫度場。目前，在數(shù)值
模擬中結(jié)晶潛熱的處理方法包括溫度回升法(或稱溫度補(bǔ)償法)、
有效比熱容法(又稱當(dāng)量比熱容法或等價(jià)比熱容法)和熱焓法等。
其中，等價(jià)比熱容法和溫度回升法是用來處理鑄件凝固過程中潛
熱釋放的兩種常用方法。
  由于金屬液相的內(nèi)能日大于固相時(shí)的內(nèi)能E。，當(dāng)合金由液相
轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔鄷r(shí)，這個(gè)熱力學(xué)能變化AE稱為凝固潛熱。凝固潛熱的
釋放是鑄件凝固過程中的重要特征之一，在進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算時(shí)
處理好結(jié)晶潛熱是保證溫度場計(jì)算和分析準(zhǔn)確性的重要條件。
  等價(jià)比熱容法是用一定溫度下潛熱釋放的等價(jià)比熱容代替實(shí)
際比熱容來求解傳熱方程
  盡管這種方法在處理潛熱釋放上比較簡便且準(zhǔn)確，但是由于c
。是在t時(shí)刻確定的，如果相變溫度在t和t+m之間，等價(jià)比熱法計(jì)
算潛熱釋放會造成很大誤差，尤其是按此方法處理結(jié)晶溫度區(qū)間
較小的合金時(shí)，當(dāng)單元溫度通過液相線溫度和固相線溫度時(shí)會產(chǎn)
生明顯的誤差。

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