Monte Carlo大尺度仿真3D晶粒长大演变过程的研究.doc

文档介绍：Monte Carlo大尺度仿真3D晶粒长大演变过程的研究
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【摘要】采用一种改进的Potts模型Monte Carlo算法进行了3003大尺度3D正常晶粒长大的仿真实验,仿真实验结果表明:3D晶粒长大仿真过程遵循抛物线长大规律,。当晶粒面数f≥8时,YuLiu拓扑学依赖速率理论方程和Hillert速率理论方程均与仿真实验结果很好地吻合,表明二者均可以用来描述3D晶粒长大过程的动力学;当晶粒面数f8时,YuLiu拓扑学依赖速率理论方程和Hillert速率理论方程均与仿真实验结果有显著差异。晶粒的平均面数〈f〉随仿真时间的增加而增大,在准稳态长大阶段后期〈f〉趋于稳定数值。
【关键词】 3D晶粒长大; Potts模型Monte Carlo仿真; 动力学
Abstract: Monte Carlo simulations were performed to investigate the ics of normal grain growth. The results show that the parabolic law in grain growth is observed and the simulation time exponent of grain growth n=, which is very close to the theoretical value n=. Yu
Liu growth rate equation and Hillerts growth rate equation fit the simulated data well in the case of the grain face number f8. The mean grain face number 〈f〉 increases with the increase of time,and in the late steady state period 〈f〉 approaches some steady value.
Key words: threedimensional grain growth; Potts Monte Carlo simulation; ics
晶粒长大是多晶体材料的一种最基本的组织演变,对材料的硬度、强度和韧性等材料性能有重要作用,因此对晶粒长大的研究具有非常重要的意义。人们对晶粒长大过程中平均晶粒半径〈R〉与时间t的动力学关系[1]认识已较为深入,然而,对单个3D(三维)晶粒的长大动力学研究仍不完善。例如3D个体晶粒在理想的退火过程中的长大(或缩小)速率如何来定量表征、3D个体晶粒长大速率与晶粒尺寸、拓扑性质有何定量关系等问题都没有得到确切的答案。许多试验研究了一些金属中的晶粒静态拓扑性质以及尺寸分布等,但这些试验不能够给出拓扑性质及晶粒尺寸(或体积)随时间的演变规律,对3D个体晶粒的长大速率更无法进行研究,因此计算机仿真研究显得尤为必要[2~5]。
本文采用一种改进的Potts模型Monte Carlo仿真方法[5]进行了3003大尺度3D晶粒长大的仿真实验,对显微组织演变、动