瞬态压力下合金凝固组织形成过程的宏观－微观－纳米多尺度建模与计算研究

针对轻金属挤压铸造成形，对百兆帕级瞬态压力作用下凝固组织的形成过程进行宏观－微观－纳米多尺度建模与计算研究。金属及其合金在压力下凝固时，除温度外，压力也是重要的热力学参数，压力对相平衡、扩散、形核以及生长等决定凝固组织的关键因素均具有显著影响。项目的创新与特色在于：（1）考虑挤压铸造成形中由于凝固壳变形抗力变化造成的材料内部瞬态压力对形核与生长的影响，即在宏观尺度上耦合热－力分析及压力传递的影响；（2）结合纳米尺度上分子动力学模拟，探索能够用以确定压力下结晶时形核与生长关键参数的新途径。在研究方法和技术路线方面，将通过理论分析、数值计算与实验研究相结合的方法开展研究工作。研究工作的目标是，建立能够描述压力与温度双重作用下形核与生长的理论模型；建立包括实验手段在内的模型关键参数确定方法，获得完整、可解的数学模型；通过宏观、微观甚至纳米尺度模拟的集成，实现轻合金挤压铸造成形凝固组织的定量预测。