学科专业：材料加工工程

论文题目：定向凝固双晶竞争生长的过程及机制

答辩人：郭春文

指导教师：王锦程 教授

时间：2018年11月28日 下午4:30

地点：友谊校区公字楼334室

一、学位论文简介

如何精确控制定向凝固过程中晶粒竞争生长是先进单晶(定向)材料制备的共性和关键问题，但当前以Walton-Chalmers 模型为代表的传统晶粒竞争生长理论无法为完满解决这一问题提供足够的理论支撑。本文结合相场法及透明模型合金实验，系统研究了定向凝固过程中不同生长方式、生长维度及晶体取向下的枝晶生长、晶界演化及晶粒淘汰现象，分析了不同条件下晶粒竞争生长的机制及规律，修正了双晶晶界取向选择模型。论文取得的主要创新性成果有：

(1) 建立了适用于多晶凝固相场模型的多GPU 并行加速算法，实现了三维大尺度定向凝固过程的高效模拟计算。

(2) 揭示了发散双晶晶界处枝晶侧向分枝产生的波包行为及其与后续二次及三次枝晶臂生成的关联，发现了发散晶界轨迹的随机性起源于侧枝的波包行为以及二次和三次枝晶臂的阻挡行为。

(3) 获得了不同一次臂空间位置关系下二次臂生长位向对双晶汇聚生长中枝晶淘汰的影响规律，统一了当前对双晶汇聚生长中二次臂旋转作用机制的认识。

(4) 获得了不同合金体系及工艺参数下二维发散双晶竞争生长中晶界取向的演化规律，并提出了可预测发散双晶晶界取向选择的模型。

二、攻读博士学位期间以第一作者（或导师第一）发表的与学位论文相关的学术论文:

[1] 郭春文，李俊杰，马渊，王锦程. 定向凝固过程中枝晶侧向分枝生长行为与强制调控规律 [J], 物理学报, 64 (14) (2015) 329-336. (IF: 0.624; SCI: 000362976400044)

[2] Guo Chunwen, Li Junjie, Yu Honglei, Wang Zhijun, Lin Xin, Wang Jincheng. Branching Induced Grain Boundary Evolution during Directional Solidification of Columnar Dendritic Grains [J], Acta Materialia, 136 (2017) 167-176. (IF=6.036; SCI: 000407665300014)

[3] Guo Chunwen, Li Junjie, Wang Zhijun, Wang Jincheng. Non-uniplanar Competitive Growth of Columnar Dendritic Grains during Directional Solidification in Quasi-2D and 3D Configurations [J], Materials & Design, 151 (2018) 141-153. (IF=4.525; SCI: 000432566000016)

[4] 王锦程，郭春文，李俊杰，王志军. 定向凝固晶粒竞争生长的研究进展[J], 金属学报, 54 (2018) 657-668. (IF=0.584; SCI: 000433007100006)