包晶反应是指合金在凝固过程中，到一定温度是结晶出来一些固相与剩余液相发生反应，生成另一种固相的恒温转变过程。Ni-Al、Ti-Al、Fe-Cr-NI等合金，Nd-Fe-B、Co-Sm-Cu等磁性材料，以及超导材料Y-Ba-Cu-O的制备过程中都会有包晶反应，掌握包晶合金凝固规律对于得到期许的材料性能有着非常重要的意义。本文利用自然对流和旋转磁场强迫对流，分别对Sn-1.6%Cd合金进行弱、强对流条件下定向凝固过程进行仿真分析、并与实验结果进行对比。Sn-Cd作为一种典型的包晶合金，其凝固组织变化多端，有严格带状的，不完整带状的、类共生组织、震荡组织等，由于其多变的组织选择，使材料能呈现出完全不同凝固条件的变化是影响凝固组织的根本原因，因此对不同条件下的凝固过程研究非常重要，根据Nernst提出的边界层模型，合金在对流条件下以平界面定向凝固时，在生长界面的前沿存在着一个溶质边界层，边界层以内的溶质是通过扩散的方式传输的，而边界层以外的熔体浓度在对流的影响选能够保持均匀一致，凝固进入稳定的状态时，溶质扩散方程可以通过边界条件求得平界面前沿的液相溶质浓度分布方程，在对该方程求导并整理，得到平界面前沿液相溶质分布方程。

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2014年11月11日