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摘要
为了掌握非均匀温度场下微观组织的演变规律，本工作采用改进的元胞自动机模型，在完成算法验证的基础上，对比微观组织在均匀温度场和非均匀温度场下组织演变的异同，并系统研究微观组织在非均匀温度场中的枝晶形貌、尖端生长速率和域内溶质分布以及多晶组织的演变规律。研究结果表明：该模型仿真结果与CA-FD模型结果误差范围在1.4%以内；枝晶凝固末端尖端速率在温度均匀场内趋于稳定，而在非均匀场内表现为持续上升；固相溶质浓度在非均匀场内随着枝晶臂的延展而增大，在均匀场内则保持不变。对于非均匀温度场内单枝晶生长，冷速达到10K/s时，枝晶臂的长度达到1030μm，较均匀场增加49.3%，当冷速达到30 K/s时，枝晶臂长度达到1460μm，同比增加了111.6%；冷速的加强使枝晶内部固相溶质浓度增加，出现更多侧向枝晶臂，使固/液界面区域溶质出现波动，呈现不规则分布；多晶组织在非均匀温度场内平均溶质浓度随冷速的增大而上升，且域内合金在凝固结束后固相比例随冷速的增加由45%增加到65%，同时观察到域内溶质富集，多次枝晶臂的产生和枝晶臂粗化等现象。
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