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1　绪论1

1.1　概述1

1.2　共晶凝固理论的研究进展2

1.2.1 经典共晶凝固理论的回顾2

1.2.2　现代共晶凝固理论的研究进展4

1.2.3 共晶形态的层-棒转变理论8

1.3　相场法研究进展10

1.3.1 相场模型11

1.3.2　相场模型参数的确定方法13

1.3.3 相场模型在凝固微观组织模拟中的应用14

1.4　多相场模型17

1.4.1 多相场模型的分类17

1.4.2　典型的多相场模型18

1.4.3 多相场模型的发展20

1.5　共晶凝固领域的发展现状及亟待解决的问题22

2　共晶凝固多相场模型及其数值求解24

2.1　共晶凝固尖锐界面模型24

2.2　共晶多相场模型27

2.2.1 相场方程28

2.2.2　溶质场方程29

2.3　参数的确定31

2.3.1　相场模型参数31

2.3.2 计算参数32

2.3.3 工艺参数33

2.4　数值求解及后处理方法33

2.4.1 初始条件33

2.4.2 边界条件33

2.4.3 方程的离散34

2.4.4 后处理35

2.5　程序流程38

3　层片共晶形态稳定性的二维基准性研究39

3.1　参数空间39

3.2　CBr4-C2Cl6合金的形貌选择40

3.2.1 亚共晶成分（η=0.2）42

3.2.2　共晶成分43

3.2.3　过共晶成分（η=0.5）43

3.2.4　与实验结果的对比44

3.3　模型合金的形貌选择46

3.3.1 亚共晶成分（η=0.4）47

3.3.2　共晶成分47

3.3.3　过共晶成分（η=0.6）48

3.4　层片共晶形态选择的机理分析49

3.4.1 层片共晶形态选择规律49

3.4.2　稳定性分析50

3.4.3 稳定性图51

4　CBr4-C2Cl6共晶合金的三维层片形态演化55

4.1　三维模拟的建立55

4.1.1　参数及初始条件55

4.1.2 温度边界条件的确定56

4.2　低厚度测试60

4.2.1 亚共晶合金（η=0.2）60

4.2.2 共晶合金62

4.2.3　过共晶合金（η=0.5）63

4.3　CBr4-C2Cl6合金三维形态演化64

4.3.1 亚共晶合金（η=0.2）64

4.3.2　共晶合金65

4.3.3　过共晶合金（η=0.5）67

5 CBr4-C2Cl6过共晶合金三维层片形态演化的厚度效应77

5.1 初始层片间距小于最小过冷度层片间距时的厚度效应77

5.1.1 形态演化77

5.1.2　溶质分布80

5.1.3　界面平均过冷度82

5.2　初始层片间距接近最小过冷度层片间距时的厚度效应84

5.3　初始层片间距大于最小过冷度层片间距时的厚度效应86

5.4　层片厚度效应机制88

6 不同抽拉速度下CBr4-C2Cl6共晶合金的三维形态选择90

6.1　恒速条件下的共晶生长91

6.1.1 不同抽拉速度下的形态选择91

6.1.2　形态选择图92

6.2　变速条件下的共晶生长93

6.3　抽拉速度对形态选择的影响机制98

6.3.1 基于最小过冷度原理的分析98

6.3.2　应用理论模型验证99

6.3.3 实验实例100

7　共晶形态的层-棒转变102

7.1　CBr4-C2Cl6共晶合金层-棒转变102

7.1.1 液相溶质扩散系数DL的影响102

7.1.2　初始成分的影响104

7.1.3　初始层片间距的影响105

7.2　模型合金层-棒转变106

7.2.1 不同初始成分的亚共晶形态演化106

7.2.2　形态选择图108

7.3　共晶形态层-棒转变机制109

7.4　实验结果110

参考文献112

附录120

附录A　二维离散120

附录B　三维离散122