文档介绍：博士学位论文烧结过程中微观结构演变行为的D作者姓名:刘建元学科专业:材料学学院怠⑺:粉末冶金研究院指导教师:周科朝教授副指导教师:李志友教授论文答辩日期答辩委员会主席中南大学月分类号密级
盐型年』竺日原创性声明学位论文版权使用授权书本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名:日期:
摘要粉末冶金作为一类制造高、新技术材料的重要工艺,具有能够对材料成分与组织结构进行有效调控、对材料进行非平衡状态制备、对多种材料类型进行复合等诸多优点,并且容易实现近净成形和自动化批量生产,在新材料发展中起着举足轻重的作用。烧结是粉末冶金工艺中的重要环节之一,对粉末冶金材料和制品的显微结构调控以及最终使用性能起着决定性作用。目前制定与优化烧结工艺大多采用以经验为基础的摸索试验方法,工作量大且耗时长,并难以实时跟踪晶粒长大、孔洞收缩等微观结构演变过程。采用计算机模拟技术可以直观反映烧结微观结构演变动力学行为,并能够对烧结进程进行可视化和定量化的表征,进而为制定和优化烧结工艺提供借鉴,因此日益受到椒ň哂心D馐迪趾统绦蛏杓萍虻ァ⒛D馑度相对较快、以及能够利用计算机图形化技术直观体现烧结微观结构演变过程等诸多优点,是烧结过程模拟的有效手段。椒ㄖ校⒂肷战峁讨械奈镏世┥⑶ㄒ菩形相一致的模拟规则是其关键所在,并将直接影响模拟结果的可靠性。本文重点针对固相烧结致密化后期拼砦H旅芴的晶界物质跃迁一晶粒长大行为、液相烧结过程中的固相颗粒溶解一溶质扩散迁移与析出行为、,根据上述烧结微观结构演变过程中的物理化学本质,制定相应D夤嬖颍迪制涔棠D猓〉靡韵卵究成果:模拟正常晶粒长大过程时,将跃迁能垒引入到状态跃迁概率椒ǖ母慕苑从呈导示Я3ご蠊讨物质在晶界处发生跃迁需克服一定能垒这一物理现象。~致。利用铌镁酸铅陶瓷烧结成致密体所得到的相关实验结果,对D饨峁惺笛檠橹ぃD馑得的晶粒形貌演变过程、晶界拓扑分布等微观结构特征均与实际晶粒针对颗粒表面溶解形成溶质、溶质在液相中扩散与过饱和析出等过程分别制定相应模拟规则,椒D庋芯康ジ鲈形颗粒在液相中的溶解与析出过程。模拟结果表明,颗粒溶解程度重视。其中在的计算,进行长大规律较为吻合。博士学位论文
点减少数量婺D馐奔溲映ぶ鸾ピ黾樱敝烈合嘀械娜苤逝ǘ固相的格点数量饔诒ズ停帕5男蚊渤叽缫睬饔谄胶庾刺簧吣拟温度将加快颗粒溶解速率,溶质在液相中达到饱和所需时间缩短,饱和浓度值相应增加。尺寸越小的颗粒表现出越高的溶解活性呷解速率和高饱和浓度D馑玫谋ズ团ǘ扔肟帕F胶獬叽绲墓亓性与甌关系吻合。基于液相内单个圆形颗粒溶解行为的模拟所建立的相关规则,进行液相烧结过程中的颗粒旎ご笮形5腗法模拟。模拟结果显示,颗粒熟化长大指数不随液相引入量或者温度等模拟条件的改变而发生显著变化,其数值在~之间变动,接近于扩散机制控制条件下所预测的理论颗粒熟化生长指数。增加液相引入量或者提升模拟温度均提高固相格点与相邻液相格点之间发生的有效状态交换概率,加速固相颗粒的溶解、扩散与析出,体现出更快的颗粒旎ご蠼獭I鲜瞿D饨峁玫搅艘訡疦为液相的鹗籼沾缮战峤峁南喙厥笛檠橹ぁ椒D庋芯抗滔嗌战嶂泻笃诜⑸纳战崾缩,尤其是晶粒长大、孔洞迁移以及空位湮灭等烧结微观结构演变行为。实现了平直晶界处的圆形孔洞尺寸减小过程的模拟,所得的孔洞收缩率与模拟时间的关系式,与基于物质迁移流量的相应理论模型相吻合。将物质在界面处发生跃迁所需克服的能垒引入物质跃迁概率计算,能够直接获得晶粒长大速率随模拟温度升高而加快的模拟结果,孔洞烧结收缩与迁移、孔洞转变成空位、空位湮灭等物理过程也能够模拟实现。晶界能的增加提升晶界迁移速率和晶粒长大速率,但晶粒内部易出现更多难以收缩和消除的孔洞,基体烧结收缩程度降低;表面能的增加有利于孔洞烧结收缩和消除,晶界孔洞数量减少,同样也出现晶界迁移速率和晶粒长大速率提升的现象。上述通过改变模拟温度、界面能状态等模拟条件得到的固相烧结微观结构演变行为模拟结果均与实际固相烧结现象与规