Cu-Cr系合金是一类拥有良好综合性能的结构功能一体化材料,当第二相弥散分布于基体中时,可使铜合金在获得高强度的同时保持了较好的导电性能。由于合金凝固时存在液-固相变过程,液相Cu易富集于底部,而密度较低的Cr相易于上浮挥发,极易产生偏析现象,恶化其功能特性。本文基于欧拉数值模拟和流体技术,通过数值模拟研究了Cu-Cr系合金中第二相在凝固过程中的偏析行为、温度场以及第三相对合金偏析模式产生的影响,取得如下研究结果。(1)研究了Cu-Cr6.5%合金凝固过程中Cr在基体中的扩散分布面积随时间和位置的变化规律,结果表明:凝固初期Cr相比较均匀的分散在合金基体中,Cr相熔点较高,先发生侧向凝固,形成糊状区;凝固后期基体顶部的Cr会大量聚集,形成顶部偏析,侧向凝固Cr相的形成壁面偏析,对壁面温度场的分布产生影响。(2)分析了合金凝固过程中壁面溶质浓度的变化和柱状晶生长形态,结果表明:液相合金向下流动方向与柱状晶生长方向基本一致,这种流动模式也影响了熔体的组成;随着柱状晶体生长,溶质逐渐向内部富集;凝固后期,当糊状区溶质浓度达到一定程度时,在紊流和重力作用下,柱状晶尖端断裂,成为等轴晶的形核中心。(3)研究了通道偏析的形成规律,结果表明:Cu-Cr通道偏析模型的形成,受到Mo相尺寸和数量的影响。当粒子的大小范围5~25μm形成粒子聚集成团,最终形成通道偏析;当粒子尺寸小于5μm或大于25μm时,颗粒在糊状区之间的相互作用并不会持续太长时间,因此并不能引起通道偏析。(4)研究了Mo相颗粒对Cr相偏析的作用机制,结果表明:颗粒的浮选对通道偏析的形成影响分为两个阶段,即偏析启动阶段和偏析成长阶段。在糊状区附近的局部流速增加将改变Cr相的移动及随后的凝固,从而导致局部Cr相分离和抑制局部凝固,糊状区的凝固速率也将发生变化。通道偏析的形成取决于Mo相颗粒大小和数量,当Mo相颗粒直径逐渐变大时,偏析带逐渐减小。同时Mo相初始粒子的数量增加也增大糊状区的不稳定性,进而引起更多偏析带。