Fe-C二元合金多次相變晶粒生長的多相場法模擬研究.pdf

1、材料成型過程中微觀組織結構的研究是材料學的焦點。實驗法由于受到條件的限制無法全面的研究，而數值模擬為合金材料的研制提供了一個新途徑。相場法是能直接模擬材料微觀組織演化過程的一種數值模擬方法，由于它不需要追蹤界面的位置，并且有效的克服了其它模擬方法的局限性問題，在材料的微觀組織模擬方面具有獨特的優(yōu)勢，廣泛應用于合金材料微觀組織演化的研究中。
　　本研究基于單次相變的多相場模型，建立由溫度控制的順序函數，耦合順序函數重新表征相場控制方

2、程；耦合液-固相變模型和固-固相變模型建立新的液-固-固多次相變的多相場模型；綜合考慮晶界缺陷與溶質富集對區(qū)域自由能的影響，建立了多次相變中固-固相變的形核模型，并提出了受母相晶粒取向影響的固-固相變晶粒生長各向異性參數方程。以Fe-C合金為例，對材料多次相變過程中微觀組織結構的連續(xù)演化過程進行模擬研究。分析合金凝固相變的結果對固態(tài)相變微觀組織演化的影響，研究合金凝固相變和固態(tài)相變多次轉變微觀組織結構的連續(xù)演化機制以及工藝參數對其組織結

3、構的影響規(guī)律。通過模擬研究得到以下結論：材料多次相變微觀組織演化是一個連續(xù)的過程，后次相變受前次相變結果的影響；受到形核功和自由能的影響，鐵素體優(yōu)先在奧氏體的晶界處形核；不同形核位置的鐵素體有不同的形態(tài)；鐵素體晶粒的生長速率和形貌受到母相奧氏體晶粒與新相鐵素體晶粒間的取向角度的影響，且在不同的生長方向上有不同的生長速率；在角度較大的奧氏體晶界處形核生長的鐵素體，生長速度小于在角度較小的奧氏體晶界處形核生長的鐵素體；在大角度奧氏體晶界處形