(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111276682.5 (22)申请日 2021.10.3 0 (71)申请人 西部超导材 料科技股份有限公司 地址 710018 陕西省西安市西安经济技 术 开发区明光路12号 (72)发明人 夏勇　刘向宏　王阳阳　尚金金　 付杰　何永胜　赵根安　何涛　 雷强　 (74)专利代理 机构 西安新动力知识产权代理事 务所(普通 合伙) 61245 代理人 何莹 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种计算 合金凝固糊状区渗透率的方法 (57)摘要 本发明公开了一种计算合金凝固糊状区渗 透率的方法， 包括以下步骤： 1)先得到实际合金 材料的物性参数； 2)再基于 金兹堡‑朗道理论， 建 立合金凝固过程多枝晶定向生长过程的相场模 型； 3)利用建立的多枝晶相场模型模拟得到不同 过冷度条件下微观组织演变过程； 4)利用分形理 论计算模拟得到的不同过冷度条件下微观组织 演变过程中的分形 维数D； 5)根据达西定律， 利用 得到的不同过冷度条件下微观组织演变过程中 的分形维数D计算出渗透率K。 本发明方法基于多 相场数值模 型结合分形理论， 有效实现了合金凝 固糊状区渗透率预测， 避免使用经验公式所引入 的偏差， 为合金凝固过程中枝晶间液相流动的准 确描述奠定 了重要基础。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114139466 A 2022.03.04 CN 114139466 A 1.一种计算 合金凝固糊状区渗透率的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 先 得到实际合金 材料的物性 参数； 步骤二、 再基于金兹堡 ‑朗道理论， 建立合金凝固过程多枝晶定向生长过程的相场模 型； 步骤三： 利用建立的多 枝晶相场模型模拟得到不同过冷度条件下微观组织演变过程； 步骤四、 利用分形理论计算模拟得到的不同过冷度 条件下微观 组织演变过程中的分形 维数D； 步骤五、 根据Darcy定律， 利用得到的不同过冷度条件下微观 组织演变过程中的分形维 数D计算出渗透率K。 2.根据权利要求1所述的一种计算合金凝 固糊状区渗透率的方法， 其特征在于， 所述步 骤一中合金材料的物性参数包括液相线斜率、 分配系数、 固相溶质扩散率、 液相溶质 扩散 率、 各向异性强度、 熔点、 界面能以及 摩尔体积。 3.根据权利要求1所述的一种计算合金凝 固糊状区渗透率的方法， 其特征在于， 所述步 骤二中建立相场模型的具体过程 为： 引入一个连续变化的序参量 ‑‑‑相场变量φ(φ＝1时表示固相， φ＝ ‑1或0时表示液 相)， 固液两相区φ为0～1之间的值； 包含相场参数φ的相场及浓度控制方程如下： 其中， 式中φ为相场变量， c为浓度， M和 ε是与界面特性有关的相场参数， D(φ)为溶质 扩散系数。 4.根据权利要求1所述的一种计算合金凝 固糊状区渗透率的方法， 其特征在于， 所述步 骤四中采用盒计数法来计算 不同过冷度条件下枝晶生长过程中的分形维数D。 5.根据权利要求4所述的一种计算合金凝 固糊状区渗透率的方法， 其特征在于， 所述计 算过程具体如下： 先将相场模拟的枝晶面积划分为具有r大小的盒子， 计算包含S/L界面的所有盒子数 目， 记为N(r)； 然后改变盒子尺寸r大小， 并重 复相同的步骤得到不同的N(r)， 得到分形维数如下关系 式： N(r)＝rD                      (3) 其中， 式中D分形维数， 所述分形维数D值 为logN(r)与l ogr之比。 6.根据权利要求1所述的一种计算合金凝 固糊状区渗透率的方法， 其特征在于， 所述步 骤五中根据Darcy定律， 将合金凝固过程中糊状区视为具有多流动通道的介质， 渗透率K表 达式如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114139466 A 2其中， 式中gL为液相分数， n是每单位面积的流动通道数， τ是曲折因子， 引入曲折因子τ 是为了解决流动通道不直且不对称情况， 并假设通道数等于枝晶臂之间的区域数， 通道之 间的间距等于枝晶臂间距d1， 渗透率K表达式如下： K＝gL2d12/8 π τ3                  (6) 假设曲折因子τ对应于枝晶形态的复杂性， 且分形维数D等于曲折因子τ， 采用合金中的 枝晶臂间距值d1， 计算得到不同过冷度条件下微观组织演变过程中的渗透率K。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114139466 A 3