吴艳
,
宗亚平
,
金剑锋
,
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
高英俊罗志荣胡项英黄创高
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00272
为了获得合金静态再结晶前的变形晶粒组织, 应用网格畸变模型与相场模型结合, 生成变形合金再结晶前的初始晶粒组织; 针对合金不同变形区域的特征和体系储存能分布不均匀的特点, 分别引入反映不同变形区域的储存能分布的权重因子和变形区域的特征状态因子, 构造多状态的非均匀自由能密度函数. 在此基础上,应用相场动力学方程模拟了AZ31镁合金的静态再结晶过程的微结构演化,系统地分析了再结晶转变动力学曲线和Avrami曲线, 以及储存能释放规律和再结晶晶粒尺度分布. 模拟得到的动力学规律符合JMAK理论, 所得的Avrami曲线可近似看成一条直线, 对应于真应变ε=0.25, 0.50, 0.75和1.00,该直线的平均斜率分别为2.45, 2.35, 2.19和2.15. Avrami时间指数随变形量的增加而降低. 变形程度大的合金, 储存能释放的速度快, 完成静态再结晶所需的时间短.基于本文提出的模型, 结合相场方法计算模拟所得的结果与已有的理论结果和实验结果符合良好.
关键词:
相场模型
,
static recrystallization
,
plastic deformation
,
microstructure
,
AZ31 Mg alloy
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
