合金微结构的微观相场法模拟

基于相场法理论,详细介绍了二元及三元合金体系的微观相场法动力学模型。指出了在微结构模拟研究方面,微观相场动力学模型具有的独特优越性:该模型可基于原子层面研究合金的沉淀机制;获得清晰、直观的原子显微形貌;描绘出合金的有序化、成分簇聚等过程,并能清晰地模拟出三元合金中原子的替代规律。同时,阐述了相场法在二元、三元合金微结构模拟研究中的应用和发展。     

合金微结构的微观相场法模拟

摘 基于相场法理论，详细介绍了二元及三元合金体系的微观相场法动力学模型。指出了在微结构模拟研究方面，微观相场动力学模型具有的独特优越性：该模型可基于原子层面研究合金的沉淀机制：获得清晰、直观的原子显微形貌；描绘出合金的有序化、成分簇聚等过程，并能清晰地模拟出三元合金中原子的替代规律。同时，阐述了相场法在二元、三元合金微结构模拟研究中的应用和发展。     

基于Ginzburg-Landau理论的相场法研究进展

介绍了相场法的原理,以及它的两个基本类型即连续相场法和微观相场法.对相场法在凝同过程、晶粒生长、固态相变、位错演化等方面的研究进展进行了综述.通过与其他模拟方法相比,指出了相场法的优点,并提出了相场模型在微观组织模拟、数值计算方法等方面存在的主要问题以及今后的发展方向.     

枝晶生长的相场法模拟

采用相场法模拟了等温过程中枝晶长大过程。结果表明:晶粒经历了由球形经星形向复杂枝晶转变的过程;过冷度的增加使晶粒的生长速度增加。利用本模型成功模拟出各种不同择优取向的枝晶生长形貌。     

金属熔体凝固微观组织模拟的相场方法研究

全面阐述了现有的金属熔体凝固微观组织模拟的相场模型:纯物质、二元合金理想溶液或正规溶液和稀溶液相场模型,指出构造适合于具有复杂溶液模型的金属熔体凝固微观组织模拟相场模型的必要性.提出采用相图计算热力学模型构造相场模型中的体系自由能,并对相场参数做出相应修正,建立了能对具有复杂溶液模型的金属熔体凝固微观组织进行准确模拟的相场模型.利用该相场模型对Ti-Al金属熔体中晶体的自由生长和定向生长进行了模拟,得到许多与试验观察和理论分析相一致的结果.     

Ni-Cu二元单相合金枝晶生长相场法模拟研究

在模拟过冷熔体合金的枝晶生长过程中,对相关参数进行优化.研究了Ni-Cu二元单相合金在等温和非等温凝固条件下,利用相场法对过冷熔体中的枝晶演变过程及过冷度对合金过冷熔体中枝晶生长的影响进行了模拟,获得比较准确的结果.结果表明,相场法的非等温模拟更符合枝晶生长的真实物理过程.     

铸铝枝晶生长的相场法模拟

简介了相场方法,利用相场法对纯铝进行了数值模拟,研究了晶核半径、界面厚度等参数对晶粒形貌的影响。模拟结果与实验结果基本吻合。表明相场方法符合枝晶生长的物理机制。     

相场模型中弛豫系数对晶粒尺寸影响的研究

采用相场模型模拟二维晶粒长大的过程,模型中弛豫系数Li被赋予明确的物理意义,与晶界迁移率有关.从模拟结果可以得出,晶粒直径尺寸与参数Li呈近似直线的变化关系,晶粒生长规律及晶粒的相对尺寸分布具有相同的形式.     

相场法模拟对流对枝晶生长的影响

基于Tong相场模型发展得到的单相场控制多晶粒相场模型,采用相场、流场及温度场三场耦合的方法,对纯镍凝固过程中的枝晶生长进行了数值模拟.时比研究了有无对流情况下,单个枝晶不同择优取向的枝晶形貌和枝晶尖端生长速度;模拟了多个晶粒的竞争生长,再现了凝固过程中的枝晶生长过程.     

铸造铝合金微观组织模拟

用凝固过程数值模拟技术预测铝合金铸件的晶粒组织 ,进而预测铸件力学性能已成为国内外铸造领域的研究热点 ,M.Rappaz和 J.A.Spittle,S.G.R.Brown等学者基于决定论、随机论方法提出了预测铸件晶粒组织形成的计算模型 ,模拟晶粒的二维生长与实验结果很符合。相场方法是一种三维微观组织的直接模拟方法。建立了相场模型 ,模拟晶粒的三维生长 ,反映了凝固因素对晶粒形状的影响 ,也反映了扰动对树枝晶枝晶结构的影响。进一步建立多晶粒的生长模型 ,预测二次枝晶臂的间距 ,建立力学性能与二次枝晶臂的间距的关系模型     

镁合金不同取向多枝晶生长相场法模拟

基于KKS相场模型,针对hcp晶系镁合金,建立了一个耦合溶质场、流场、取向场和温度场的多枝晶生长相场模型。为了描述具有不同晶体学取向的多枝晶生长并减少计算量,该模型采用Kobayashi等提出的通过扩散奇异性来保持晶粒内部取向一致的方法,引入取向场θ来对不同晶粒的结晶取向进行描述,实现了单相场控制不同取向多个枝晶的生长。为进一步提高计算效率,在模型求解中使用了二重网格技术。以AZ91D合金为例,对纯扩散下和强迫对流作用下不同取向多枝晶的生长行为进行了模拟,并与实验结果进行对比,模拟结果与实验结果十分吻合。     

相场法模拟铸铝凝固过程的枝晶生长

利用相场法对纯铝进行了数值模拟,研究了晶核半径、界面厚度等参数对晶粒形貌的影响.模拟结果与实验结果基本吻合.表明相场方法符合枝晶生长的物理机制,模拟结果接近实验结果.     

过冷金属熔体中枝晶生长的相场法模拟

采用相场模型和有限差分法，模拟了过冷金属熔体的枝晶生长，系统研究相场模型中相场和温度场耦合系数（λ）、热扩散系数（DT）以及界面原子运动时间参数（T0）对枝晶形貌的影响。模拟结果表明，随着相场和温度场耦合系数的增大，晶粒形貌由紧实枝晶向海藻态转变；随着热扩散系数和界面原子运动时间参数的增大．晶粒形貌由光滑枝晶向紧实枝晶转变。     

相场法在铸件凝固微观组织模拟中的研究

用凝固过程数值模拟技术预测铸件的晶粒组织,进而预测铸件力学性能已成为国内外铸造领域的研究热点;简叙微观模拟的3种数值方法,其中相场法是一种三维微观组织模拟方法;论述了相场法模拟凝固微观组织的原理及其与外部场的耦合;指出其研究方向.     

晶体相场法模拟二元合金的生长过程

采用二元合金晶体相场模型,耦合原子密度场和浓度场,在扩散时间尺度上模拟过冷熔体的形核,生长及粗化过程。研究表明:增加冷却速率,模拟区域内晶核富集,快速长大;一定范围内,随着冷却速率增大,晶粒尺寸减小,组织细化;晶粒长大过程中,晶界主要依靠位错的迁移或攀移进行运动。二元合金模拟还可以应用到枝晶凝固、外延生长,调幅分解中,前景广阔。     

TC17钛合金自表面纳米化机制及组织演化

采用二元合金晶体相场模型,耦合原子密度场和浓度场,在扩散时间尺度上模拟过冷熔体的形核,生长及粗化过程.研究表明:增加冷却速率,模拟区域内晶核富集,快速长大;一定范围内,随着冷却速率增大,晶粒尺寸减小,组织细化;晶粒长大过程中,晶界主要依靠位错的迁移或攀移进行运动.二元合金模拟还可以应用到枝晶凝固、外延生长,调幅分解中,前景广阔.     

相场横型原理及其在晶粒长大模拟中的研究进展

晶粒长大是多晶体材料中最基本的显微组织演化过程之一,对其进行研究具有非常明确的理论和实践意义。而相场法作为一种模拟晶粒长大的有效方法,是目前国内外研究的热点。对相场模型的基本原理、数值计算方法以及在晶粒长大模拟中的研究进展进行了综述,提出了相场模型在微观组织模拟中存在的主要问题以及今后的发展方向。     

合金过冷熔体中枝晶生长的相场法研究进展

相场法作为一种模拟晶粒长大的有效方法,是目前国内外研究的热点。对铸件的凝固组织进行数值模拟,有利于深入理解凝固组织形成机制,预测铸件的凝固微观组织,优化铸件的工艺。概述了目前国内外三维晶粒微观组织数值模拟的研究进展、相关基本原理和模型,以及在模拟过程中常用的计算方法,提出了相场模型在微观组织模拟中存在的主要问题以及今后的发展方向。     

金属增材制造工艺、材料及结构研究进展

金属增材制造技术相比于传统制造技术有很大的优势,已经在很多领域得到了应用。基于金属增材制造工艺、材料以及结构的研究现状,分析当前的研究热点以及发展趋势。结果表明：金属增材制造当前的研究热点是材料应用、仿真模拟、智能检测和热处理强化,而且质量评估没有统一的标准;金属增材制造未来发展的趋势是建立标准材料工艺数据库、多材料打印工艺研发、仿真优化模拟、智能化监测管理和热处理强化工艺研发。     

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.