外場(chǎng)對(duì)多晶組織影響的相場(chǎng)研究.pdf

1、晶粒長(zhǎng)大是多晶體材料中最基本的顯微組織演變過(guò)程之一。通過(guò)對(duì)顯微組織及其演變過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真與系統(tǒng)分析，既可實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)理論模型的檢驗(yàn)和驗(yàn)證，又可為顯微結(jié)構(gòu)層次的材料設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。外場(chǎng)技術(shù)對(duì)控制材料的制備和加工過(guò)程，提高材料的綜合性能，表現(xiàn)出了巨大的潛力與廣闊應(yīng)用前景。所以，外場(chǎng)技術(shù)對(duì)于發(fā)展新型材料和改進(jìn)傳統(tǒng)材料都有重要的科學(xué)和工程意義。本論文采用相場(chǎng)方法仿真了外場(chǎng)下二維和三維晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，并與沒有外場(chǎng)下的晶粒長(zhǎng)大過(guò)程進(jìn)行比較，以期了

2、解外場(chǎng)對(duì)晶粒長(zhǎng)大和多晶組織凝固行為的影響。
　　 本文首先在相場(chǎng)模型的基礎(chǔ)上，考慮到外場(chǎng)會(huì)影響到 α，β，γ，k的變化，針對(duì) α，β，γ，k 隨空間線性變化的情況來(lái)討論晶粒微觀組織形貌的變化，系統(tǒng)研究不同參數(shù)下的晶粒演化過(guò)程及其生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，初步驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的相場(chǎng)算法的有效性。
　　 實(shí)現(xiàn)了外場(chǎng)下二維晶粒長(zhǎng)大過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真研究。并討論了相場(chǎng)模型中的參數(shù)，場(chǎng)變量對(duì)晶粒生長(zhǎng)的影響。①外場(chǎng)下二維晶粒生長(zhǎng)的相場(chǎng)仿真結(jié)果表明：與

3、沒有外場(chǎng)的情況相比，外場(chǎng)梯度的存在使晶粒的生長(zhǎng)不再均勻；②外場(chǎng)梯度的強(qiáng)弱對(duì)生長(zhǎng)速度會(huì)產(chǎn)生影響：外場(chǎng)梯度較弱時(shí)晶粒的生長(zhǎng)速度較慢，外場(chǎng)梯度較強(qiáng)時(shí)晶粒的生長(zhǎng)速度較快；③外場(chǎng)梯度對(duì)形核率的影響比較明顯：沿著 α，β，γ，k 增長(zhǎng)的方向，晶粒形核逐漸變慢，但是對(duì)晶粒的生長(zhǎng)速度沒有明顯的影響.④不同個(gè)數(shù)的場(chǎng)變量下的晶粒生長(zhǎng)規(guī)律及晶粒的相對(duì)尺寸分布具有相同的形式。
　　 最后，實(shí)現(xiàn)了外場(chǎng)下三維晶粒長(zhǎng)大過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真。結(jié)果表明：①外場(chǎng)下3D