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.     

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.     

相场法模拟不同形状的硬质颗粒对两相晶粒长大的影响

采用相场方法研究了不同颗粒体积分数及尺寸条件下不同形状的硬质颗粒对两相系统晶粒长大的影响,结果表明:球形颗粒大多处于三角晶界处,片状颗粒处于晶界处且沿晶界分布.不同形状的硬质颗粒对体积占优的α相晶粒长大无明显影响,对体积分数较小的β相晶粒长大的影响主要取决于颗粒数目.颗粒数目较少时,不同形状的硬质颗粒对β相晶粒长大无明显影响;颗粒数目较多时,片状颗粒比球形颗粒对β相晶粒长大的阻碍作用强烈.颗粒体积分数越大,颗粒对晶界的钉扎作用越强,稳态时晶粒的半径越小;颗粒尺寸越大,单个颗粒对晶界的钉扎作用越强,但总的钉扎作用越弱,稳态时晶粒的半径越大.     

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.     

相场方法研究硬质颗粒钉扎的两相晶粒长大过程

采用相场方法模拟第三相颗粒钉扎的两相耦合的晶粒长大过程,系统地研究了第三相颗粒体积分数和尺寸大小对两相晶粒长大过程的影响.模拟结果表明,第三相颗粒体积分数越大,对晶界的钉扎作用越强,且极限晶粒尺寸越小.单个第三相颗粒尺寸越大,对晶界钉扎作用越强.但当体积分数一定时第三相颗粒尺寸越小时,颗粒数目会越多,此时总的钉扎效果会越好,晶粒极限尺寸也越小.若晶粒长大系统同时引入两种不同大小的第三相钉扎颗粒,且两种颗粒所占比例相同时,钉扎效果最好.相场方法模拟所得到的二相多晶材料晶粒组织演化规律和晶粒生长指数、晶粒形态、生长动力学和拓扑结构特征与已有实验和理论结果相符合.     

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。     

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.     

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     

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.     

正常晶粒长大的计算机模拟(Ⅱ)--第二相粒子形状及取向的影响

采用改进的跃迁概率和MonteCarlo加速算法,模拟了第二相粒子不同形状及其取向对基体晶粒长大的影响.模拟结果表明:针状粒子钉轧晶界的效果好于球状粒子,但随着第二相面积分数fA的增加,晶粒平均尺寸受第二相形状的影响逐渐减小,而晶粒形态受到的影响逐渐增强;取向对基体晶粒长大没有明显影响.