陶瓷燒結(jié)過程微觀結(jié)構(gòu)演化的蒙特卡羅模擬.pdf

1、陶瓷材料所具有的特殊性能，可以滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，在航天、建筑、機(jī)械、電子等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。而陶瓷的性能與微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，所以研究陶瓷燒結(jié)過程中的微觀結(jié)構(gòu)演化至關(guān)重要。傳統(tǒng)研究陶瓷微觀結(jié)構(gòu)演化的方法集中在理論和試驗(yàn)，隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬已經(jīng)成為另一種重要的研究手段。計(jì)算機(jī)模擬方法多種多樣，由于Monte Carlo方法沒有迭代計(jì)算，計(jì)算量相對(duì)小，模擬時(shí)間短，在模擬陶瓷微觀組織演變中得到廣泛應(yīng)用。
　　

2、 本論文以經(jīng)典Monte Carlo方法為基礎(chǔ)，從晶粒生長概率、晶粒取向數(shù)的選擇方法、晶粒和氣孔的生長速度控制等方面，改進(jìn)了Monte Carlo方法。開發(fā)了陶瓷燒結(jié)微觀結(jié)構(gòu)演化模擬程序，該程序可以在不同的物性參數(shù)、工藝參數(shù)及規(guī)模參數(shù)下模擬陶瓷燒結(jié)過程的微觀演化，并可以獲得任意時(shí)間下的晶粒形貌、晶粒尺寸，氣孔率。通過該模擬程序，模擬了在不同燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間條件下陶瓷微觀結(jié)構(gòu)演化過程。并通對(duì)納米a-Al2O3陶瓷在不同溫度、不同時(shí)間條件

3、下的燒結(jié)試驗(yàn)，比較了模擬與試驗(yàn)的結(jié)果。主要結(jié)論如下：
　　 1.改進(jìn)后的Monte Carlo方法，能夠較好模擬陶瓷燒結(jié)過程微觀結(jié)構(gòu)演化；模擬準(zhǔn)確度、模擬速度得到較大的提高。
　　 2.模擬結(jié)果表明，隨著模擬溫度的升高以及模擬時(shí)間的延長，陶瓷的晶粒尺寸不斷長大，氣孔率不斷降低，這與理論分析相一致。
　　 3.在單相陶瓷和雙相陶瓷燒結(jié)模擬中，對(duì)模擬后的晶粒尺寸進(jìn)行擬合計(jì)算，得到晶粒生長指數(shù)在1573K時(shí)分別為2.0