吴艳
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宗亚平
,
金剑锋
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张宪刚
材料科学与工程学报
通过相场模型模拟纳米尺度晶粒生长演变过程,寻求导致晶粒异常长大的影响因素,探讨获得在纳米多晶结构AZ31镁合金中产生少量分散的大晶粒的理想混晶显微组织形成的可能性.模拟结果显示,有三个因素可以控制纳米结构中的晶粒异常长大:储存能、界面能和界面能动性.如果局域应变储能低于基体储能的1.60倍,或局域界面能高于基体的0.76倍,或局域界面能动性低于基体的3倍,则没有异常长大的晶粒出现.模拟得出,适当引入少数特定的初始纳米晶粒,可以实现预想的理想混晶组织.
关键词:
相场模型
,
镁合金
,
纳米结构
,
异常长大
吴艳
,
宗亚平
,
张宪刚
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00746
针对模拟初始组织的变化,对局域自由能密度函数的表达式进行了改进,建立了纳米尺度下晶界作用域的取值模型,由此考察确定了各模拟参数物理意义的取值,建立了纳米尺度模拟晶粒生长的相场模型.模拟研究了真实时空下多晶AZ31镁合金纳米晶粒生长过程,与实验报道数据进行了比较,模拟结果与实验数据吻合较好；还与常规微米尺度的晶粒生长模拟结果进行了对比,探讨了纳米尺度下微观组织的演变机制.模拟结果显示:纳米晶的晶界作用域覆盖了相邻的2个纳米晶粒；界面能约为微米晶界面能的一半,纳米晶的界面偏析更严重.这可能是使纳米晶界面能动性降低,从而导致晶粒初期生长速度低的原因.通过定量模拟研究纳米晶的混晶情况发现,纳米尺度混晶度的增幅比微米尺度更明显.
关键词:
镁合金
,
相场模型
,
纳米晶结构
,
晶粒生长
