外場對多晶組織影響的相場研究.pdf

1、晶粒長大是多晶體材料中最基本的顯微組織演變過程之一。通過對顯微組織及其演變過程的計算機仿真與系統(tǒng)分析，既可實現對相關理論模型的檢驗和驗證，又可為顯微結構層次的材料設計提供參考和依據。外場技術對控制材料的制備和加工過程，提高材料的綜合性能，表現出了巨大的潛力與廣闊應用前景。所以，外場技術對于發(fā)展新型材料和改進傳統(tǒng)材料都有重要的科學和工程意義。本論文采用相場方法仿真了外場下二維和三維晶粒長大過程，并與沒有外場下的晶粒長大過程進行比較，以期了

2、解外場對晶粒長大和多晶組織凝固行為的影響。
　　 本文首先在相場模型的基礎上，考慮到外場會影響到 α，β，γ，k的變化，針對 α，β，γ，k 隨空間線性變化的情況來討論晶粒微觀組織形貌的變化，系統(tǒng)研究不同參數下的晶粒演化過程及其生長動力學，初步驗證了本文設計的相場算法的有效性。
　　 實現了外場下二維晶粒長大過程的計算機仿真研究。并討論了相場模型中的參數，場變量對晶粒生長的影響。①外場下二維晶粒生長的相場仿真結果表明：與

3、沒有外場的情況相比，外場梯度的存在使晶粒的生長不再均勻；②外場梯度的強弱對生長速度會產生影響：外場梯度較弱時晶粒的生長速度較慢，外場梯度較強時晶粒的生長速度較快；③外場梯度對形核率的影響比較明顯：沿著 α，β，γ，k 增長的方向，晶粒形核逐漸變慢，但是對晶粒的生長速度沒有明顯的影響.④不同個數的場變量下的晶粒生長規(guī)律及晶粒的相對尺寸分布具有相同的形式。
　　 最后，實現了外場下三維晶粒長大過程的計算機仿真。結果表明：①外場下3D