第二相粒子形状对晶粒长大的元胞自动机仿真的影响

在正常晶粒长大元胞自动机模型的基础上添加圆形、正方形以及针形第二相粒子,并且对含有不同形状第二相粒子的晶粒长大过程进行仿真模拟和定量分析.模拟结果表明:第二相粒子对基体组织有钉扎作用,粒子面积分数越大,粒子总体钉扎作用越强;当第二相粒子面积分数较小时,针形第二相粒子的钉扎作用强于圆形和正方形第二相粒子;随着第二相粒子面积分数的增加,晶粒长大受第二相形状的影响逐渐减小;第二相粒子面积分数足够大时,不同形状的第二相粒子对晶粒长大的钉扎作用没有明显差别.     

相场法模拟多个空间取向的棒状第二相粒子对晶粒长大的影响

采用相场法研究多个空间取向的棒状第二相粒子以及圆形第二相粒子对基体晶粒长大的影响.结果表明:在晶粒长大过程中,绝大部分棒状第二相粒子位于晶界处并与晶界方向一致,圆形第二相粒子大多位于三晶交点处;第二相粒子表现出强烈的钉扎晶界的作用,极限晶粒半径可以用Zener关系表示;在第二相粒子面积分数和粒子尺寸相同的情况下,当第二相粒子面积分数较小(＜5%)时,棒状与圆形第二相粒子对晶粒长大的钉扎作用没有明显差别;当粒子面积分数较大(＞5%)时,棒状第二相的钉扎效果好于圆形第二相的钉扎效果.     

不同尺寸二相粒子材料晶粒长大的元胞自动机仿真

在现有晶粒长大元胞自动机器（CA）模型的基础上制定新的转变规则，使之能够模拟第二相粒子对晶粒长大过程的影响，且对含有不同尺寸第二相粒子材料的晶粒长大过程进行仿真模拟和定量分析。模拟结果表明：第二相粒子对基体组织具有钉扎作用，当粒子体积分数一定时，总体钉扎作用随着粒子尺寸的减小而增强；对于单一粒子而言，大尺寸粒子比小尺寸粒子具有更强的钉扎效果，该结果能够准确地反映第二相粒子对晶粒长大过程的影响规律，与现有的相关理论相符合。     

相场法模拟球形和盘形第二相粒子对晶粒长大的影响

利用相场法模型,模拟研究含不同尺寸和面积分数的球形和盘形粒子的二维系统中晶粒的长大特征,揭示第二相粒子对晶粒长大的影响规律.结果表明:初始阶段晶粒长大符合长大指数n 为0.3～0.4的指数长大规律,其n与系统单位面积所含的粒子数量密切相关;晶粒长大过程中绝大多数粒子位于晶界处,其最终的平均晶粒半径可以用Zener关系表示;当粒子尺寸和面积分数一定时,粒子的形状对晶粒的长大过程没有明显影响.     

第二相粒子尺寸对基体晶粒长大影响的仿真研究

根据第二相粒子与基体晶界交互作用的微观物理基础,建立了复相材料晶粒长大的三维图象的仿真方法,设计了含有相同体积分数,不同尺寸第二相粒子的复相体系,并全程仿真了三维复相材料的晶粒长大过程,对粒子尺寸影响基体粒长大的直接观察和定量分析表明,粒子尺寸越大,晶界的“脱钉”趋势越弱,晶粒长大到达停滞状态所经历的时间越长,停滞状态下基体晶粒尺寸越大且尺寸分布的均匀性越近,极限晶粒尺寸与粒子尺寸之间并不存在简单     

应用元胞自动机模型模拟析出相对材料晶粒长大的影响

为了探讨元胞自动机(CA)方法模拟析出相粒子对材料晶粒长大过程影响的应用,在现有晶粒长大CA模型的基础上,综合应用曲率驱动机制和能量驱动机制,建立了适合于含有析出相粒子材料和具有新转变规则的晶粒长大模型,应用该模型对含有不同体积分数析出相粒子的材料晶粒长大过程进行了仿真模拟和定量分析。结果表明:所建模型能够较准确地反映析出相粒子对晶粒长大过程影响的基本规律,且更加敏感地反映了析出相粒子体积分数对晶粒长大过程的影响;随着析出相粒子体积分数的逐渐增加,晶界脱钉现象不易发生且晶粒长大指数不断减小。     

正常晶粒长大的计算机模拟(Ⅰ)--晶粒长大动力学跃迁概率的改进

根据晶粒长大真实的物理过程提出了构建跃迁概率所必须满足的条件. 在此基础上提出了正确考虑温度影响的跃迁概率, 并采用该概率对晶粒长大过程中温度和第二相粒子含量的作用进行了模拟. 模拟结果可以更真实地反映晶粒长大的物理过程, 又能与已有的计算数据相容, 表现出较传统概率更好的优越性.     

含第二相颗粒的晶粒长大过程相场法

第二相颗粒对晶界有很强的钉扎作用,大量第二相颗粒的存在将影响系统正常的晶粒长大过程.本文采用相场法研究了第二相颗粒尺寸大小和体积分数对晶粒长大过程的影响.模拟结果表明第二相颗粒体积分数越大,对晶界的钉扎作用越强,稳态时晶粒尺寸越小.第二相颗粒体积分数达到一定范围时可能发生个别晶粒的异常长大.单个第二相颗粒尺寸越大,其对晶界钉扎作用越强,但当体积分数一定时第二相颗粒尺寸越小,总的钉扎效果越强,最终系统的晶粒尺寸越小.通过相场模拟获得了极限晶粒尺寸与第二相颗粒参数的定量关系,相场模拟结果与实验结果和Monte Carlo 模拟结果相符合.     

加热温度对2.25Cr-1Mo-0.25V钢晶粒度的影响

通过金相观察研究了加热温度对2.25Cr-1Mo-0.25V钢奥氏体晶粒长大规律的影响.结果表明,在1000℃以下晶粒长大不明显,加热温度超过1000℃晶粒快速长大,在1300℃晶粒完全粗化,这种钢的晶粒粗化温度为1000℃.第二相粒子在较低加热温度下不溶解,这些未溶解的第二相质点可起到对晶界迁移的钉扎作用.随着加热温度的升高,部分第二相粒子开始溶解,使其阻碍奥氏体晶粒长大的钉扎作用减弱.第二相质点的尺寸和体积分数的比值决定了奥氏体晶粒的粗化程度,一旦发生解钉现象,奥氏体晶粒快速长大.     

Ti-V-Nb微合金钢中的第二相粒子及其对焊接热影响区奥氏体晶粒长大的影响

利用萃取复型技术及焊接热模拟技术研究了Ti—V—Nb微合金钢及热影响区中的第二相粒子及其对HAZ区奥氏体晶粒长大的影响。研究表明，微合金钢中存在大量弥散分布的细小粒子．这些粒子是Ti、Nb、V等元素的碳氮化合物．具有很高的稳定性。在焊接热循环过程中．这些粒子能够显著地阻止奥氏体晶粒长大。焊接热循环峰值温度在1200C以下时，热影响区中的第二相粒子在热循环过程中仅发生轻微的溶解及长大，奥氏体晶粒长大程度很小，且奥氏体晶粒尺寸基本不随焊接热输入(t815)及热循环峰值温度(Tm)的变化而变化。Tm在1250C以上时，热影响区中的第二相粒子显著减少而尺寸显著增大，奥氏体晶粒尺寸随t815及Tm的增大而显著增大。     

第二相颗粒对晶粒长大影响的三维相场模拟

为了理解颗粒钉扎作用,应用多序参量晶粒长大相场模型,采用周期性边界条件,研究了三维条件下第二相颗粒的尺寸分布、体积分数、空间分布对基体晶粒长大的影响。结果表明,由于钉扎作用,含第二相颗粒的基体晶粒尺寸更加均匀,呈正态分布;与颗粒尺寸正态分布的基体相比,颗粒尺寸均匀分布的基体晶粒尺寸分布更宽;基体晶粒尺寸随第二相体积分数的增大而减小;晶粒平均半径随着颗粒分布不均匀程度的增加而降低,但当第二相颗粒均匀分布在基体中时,晶粒平均半径最小。     

固溶处理对异种不锈钢焊接接头组织和性能的影响

采用搅拌摩擦焊对304/430不锈钢交错对接接头进行了焊接,分析了固溶处理对焊接接头的组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度升高,基体中第二相粒子逐渐溶解,晶粒长大明显,接头抗拉强度和伸长率总体呈降低趋势。固溶温度为800℃时,第二相粒子部分溶解,接头组织发生回复和再结晶,晶粒细小,接头抗拉强度和伸长率最大,和热处理前接头对比,力学性能有较大改善,接头断裂于430不锈钢侧,具有韧性断裂特征。     

正常晶粒长大的计算机模拟（I）——晶粒长大动力学跃迁概率的改进

根据晶粒长大真实的物理过程提出了构建跃迁概率所必须满足的条件。在此基础上提出了正确考虑温度影响的跃迁概率，并采用该概率对晶粒长大过程中温度和第二相粒子含量的作用进行了模拟。模拟结果可以更真实地反映晶粒长大的物理过程，又能与已有的计算数据相容，表现出较传统概率更好的优越性。     

纳米晶材料的晶粒长大

本文综述了纳米晶材料晶粒长大的研究进展,简述了纳米晶材料晶粒长大的等温动力学理论,讨论了溶质原子、孔洞、第二相粒子和微观应变对纳米晶材料晶粒长大的影响。     

12%Cr铁素体不锈钢粗晶区组织转变和晶粒长大及析出相分析

用Gleeble3800热力模拟试验机模拟了12%Cr不锈钢焊接热循环加热过程,利用光学显微镜、场发射扫描电镜及透射电子显微镜研究了其组织转变、晶粒长大规律及析出相.结果表明,加热到900℃以上组织大部分转变为奥氏体,冷却到室温转变为马氏体,1250℃以上奥氏体全部转变为δ铁素体;1 250℃以下晶粒长大缓慢,1 250℃以上,晶粒随峰值温度的提高和保温时间的延长急剧长大.第二相组织的存在有效地抑制了晶粒长大;母材基体中存在大量细小弥散的铌钛复合碳化物.加热到1 350℃以上,这些碳化物迅速溶解到基体中,不能钉扎晶界和抑制晶粒长大.     

第二相粒子含量对基体晶粒长大影响的计算机仿真研究

利用作者自行开发和改良的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ计算机仿真算法,对含不同数量第二相粒子的虚拟材料基体中三维晶粒长大过程的影响进行了仿真和定量分析。结果表明,随粒子体积分数增另,晶粒长大指数下降,停滞状态的晶粒尺寸分布宽度减小,通过计算机仿真获得了极限晶粒尺寸和粒子参量间的定量关系,并由几何模型给出了证明,与文献中已有理论模型,计算机仿真及实验结果进行的比较分析表明,本文所得结果与实测结果符合得更好。     

不同加热温度对含Al热轧双相钢中第二相粒子回溶行为的影响

以含Al热轧双相钢为研究对象,在箱式电阻炉上研究了不同加热温度对热轧双相钢中第二相粒子回溶行为的影响.通过显微组织观察可以发现,含Al热轧双相钢呈现明显的双相特征,组织为铁素体和少量马氏体.随着加热温度的升高,奥氏体晶粒晶粒尺寸逐渐增大,当温度在1150℃以上时,奥氏体晶粒开始异常长大,即本试验钢的晶粒粗化温度.随着加热温度的升高,第二相粒子发生回溶,尺寸明显减小且析出减小.尺寸大的粒子,含Al量多,尺寸小的粒子,含Al量少,其成分为AlN.     

Ti(C,N)对Ni基高温合金组织结构、力学性能和抗氧化性的影响

基于相场法,以第二相颗粒平衡体积分数不同的合金为对象,研究第二相颗粒的沿晶析出、长大及其对基体相晶界的钉扎作用.结果表明,第二相颗粒的平衡体积分数越大,其形核孕育期越短,形核与粗化的速度也越快;然而在第二相颗粒的长大阶段,平衡体积分数较大(15％～25％)时第二相颗粒长大速度较慢,而平衡体积分数较小(10％)时则长大速度较快.随着第二相颗粒平衡体积分数的增大,其对晶界的钉扎作用也逐渐增强,但平衡体积分数增大到一定程度,钉扎作用将趋于稳定.第二相颗粒对晶粒极限尺寸的影响遵循Zener关系.     

预变形对Zr-Sn-Nb合金淬火时效晶粒及析出相的影响

采用SEM附带的背散射电子通道衬度（ECC）像、二次电子（SE）像及能谱（EDS）分析技术,研究了β相水淬后预变形处理对Zr-Sn-Nb合金在时效过程中再结晶和第二相析出的影响规律.结果表明,未引入预变形直接时效时所得组织中再结晶晶粒尺寸粗大且形状不规则,第二相粒子尺寸差异也较大,其中尺寸大的第二相粒子为含Cu的Zr₃Fe,主要沿原β晶界分布;预变形后再时效的组织中再结晶晶粒显著细化且尺寸均匀,第二相粒子尺寸差异减小,大尺寸的Zr₃Fe粒子主要沿α再结晶晶界分布.无论有无预变形或时效时间长短,晶粒内部析出相均为弥散分布的小尺寸Zr（Fe,Cr,Nb）₂粒子.引入预变形会减弱沉淀相沿晶界析出和急剧长大的倾向,使锆合金的微观组织和第二相分布特征改变.     

海洋平台用钢E690奥氏体晶粒长大行为

分析了不同加热温度和保温时间下海洋平台用钢E690奥氏体晶粒的长大行为,同时研究了第二相粒子对奥氏体晶粒大小的影响。结果表明,奥氏体晶粒尺寸随着加热温度的升高而增加,在850~950℃之间奥氏体的晶粒尺寸增加属于正常的长大行为,而在950~1000℃之间出现了晶粒的异常长大,奥氏体平均晶粒尺寸几乎增加一倍。保温时间对奥氏体晶粒尺寸影响较小,且随着保温时间延长,晶粒增长不明显。钢中第二相粒子的尺寸、体积分数和分布状态对奥氏体晶粒长大起关键作用。在已有模型和试验数据的基础上,推导出能够描述奥氏体晶粒长大临界尺寸的模型,该模型很好地解释了试验钢奥氏体晶粒的长大行为。