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本文建立了耦合凝固和熔化效应的二维和三维元胞自动机(Cellular Automaton,CA)模型。采用该模型模拟了由温度梯度区域熔化(Temperature Gradient Zone Melting,TGZM)效应引起的糊状区中熔池的迁移现象。模拟研究了抽拉速度、熔池初始位置和温度梯度等因素对TGZM效应的影响,将模拟结果与解析模型的预测结果进行比较验证。研究发现,当抽拉速度低于临界抽拉速度时,熔池会向移动的液相线迁移并进入液相区域;而当抽拉速度高于临界抽拉速度时,熔池会朝向移动的固相线迁移。对于给定的抽拉速度,位于糊状区内临界位置以上的熔池会迁移进入液相区,而位于临界位置以下的熔池会朝向固相线迁移。此外,温度梯度越高,合金成分越低,熔池在糊状区的迁移速度越快。CA模型与解析解预测结果符合良好。采用透明合金原位观察实验和CA模拟,分析研究温度梯度作用下丁二腈-丙酮合金在糊状区中的显微组织形貌的演化。实验和模拟均观察到了 TGZM效应引起的二次枝晶臂及液滴向高温方向的迁移现象、大枝晶臂粗化伴随着小枝晶臂重熔、相邻枝晶臂从尖端或根部合并的3种枝晶臂粗化模式、以及枝晶臂从根部发生熔断等现象。枝晶臂的迁移速度随温度梯度的提高而加快;在抽拉速度大于枝晶臂平均迁移速度的条件下,随保温时间的延长,枝晶臂的迁移速度降低。实验值、解析解和模拟结果吻合良好。将初始显微组织为等轴晶的合金在温度梯度下进行保温时,晶界处首先发生熔化形成液相。经过一段时间保温后,高温和低温区域的固相平均成分低于和高于初始成分,模拟的成分分布和实验值吻合良好。通过对比不同位置的实际浓度和平衡浓度的相对大小,分析了枝晶臂迁移、枝晶臂粗化以及熔断现象的机理。此外,通过模拟证实了必须有熔化效应才能实现枝晶臂迁移和大枝晶臂粗化伴随着小枝晶臂重熔的粗化模式。熔化效应对其它的枝晶臂粗化模式也有促进作用。