凝固过程晶粒生长动力学及拓扑转变机制的相场研究

稀有金属材料与工程, 2014, 43(10): 2377-2382.

凝固过程晶粒生长动力学及拓扑转变机制的相场研究

卢艳丽 ^1, , 陈铮 ^2, , 王永欣 ^3, , 杨晗 ^4, , 王永彪 ^5,

1.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072

2.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072

3.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072

4.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072

5.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072

基金项目: "111"工程项目(B08040) 国家自然科学基金(51174168,51274167)

关键词：多晶材料 , 凝固过程 , 形核长大 , 拓扑转变 , 连续相场

Phase-Field Study for the Growth Kinetic and Topology Transformation Mechanism of Grains during Solidification Process

Keywords： polycrystalline materials , solidification process , nucleation growth , topology transformation , continuum phase-field

基于连续相场动力学模型,研究了凝固过程形核、长大及粗化阶段的组织形貌演化,动力学转变,以及粗化过程拓扑转变,分析了形核与长大过程的关系.研究结果表明,形核长大过程中,晶粒体积分数逐渐增大至平衡值,总表面积先增大后减小,体积自由能是形核的驱动力,表面能是形核的阻力.形核伴随着长大,两者是相互重叠相互竞争的两个过程.晶粒生长过程中,边数大于六的晶粒持续长大,而边数少于六的晶粒不断缩小.小晶粒消失机制有:临近切换机制;三边、四边及五边晶粒直接消失机制;四边交叉点分离并最终导致小晶粒消失机制;晶界直接消失机制.模拟结果与实验结果符合较好.

参考文献

[1]	MacPherson,RD;Srolovitz,DJ .The von Neumann relation generalized to coarsening of three-dimensional microstructures.[J].Nature,2007(7139):1053-1055.
[2]	常秀丽,王永欣,陈铮,张静,程立维.Ni64Al21V15沉淀过程DO22向L10（M=1）结构转变的微观相场模拟[J].稀有金属材料与工程,2013(06):1113-1117.

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