金属基复合材料原位反应相场模型

原位反应法制备金属基复合材料具有增强体与基体间无杂质、无污染、颗粒分布均匀等优点,已成为制备金属基复合材料的一种重要方法,揭示其动力学机制及规律具有重要的理论及工业价值.然而,原位反应过程具有反应时间短、随机发生、温度高等特点,目前采用原位实验观测其反应过程仍存在较大困难.本文采用相场法模拟金属熔体内的原位反应过程,首先建立了能够描述双束金属熔体界面反应形核的相场模型,并采用该模型模拟了不同参数下相界反应形核过程.结果表明,形核率随着曲率半径及噪声强度的增大而增大,小曲率半径及强噪声条件下新相颗粒尺寸分布更加均匀,形核率随着过冷度的增大而先增大后减小.     

运动晶界与调幅分解相互作用过程的相场法研究

晶界控制的调幅分解对材料微观组织及性能有着十分重要的影响,然而,限于研究手段,我们对晶界与调幅分解间相互作用过程及机制的认识仍存在不足.本文采用相场法模拟了实际多晶体系的调幅分解过程,研究了晶界曲率及晶界处原子扩散速率对调幅组织形貌的影响,并讨论了调幅分解与晶界迁移的相互作用关系.结果表明,晶界能够促进并调制调幅组织形貌,晶界附近为各向异性调幅组织,晶粒内部为各向同性双连通调幅组织;随着晶界曲率增大,调幅组织由垂直晶界转变为平行晶界;调幅分解速度随着晶界原子扩散系数的增大而增大,而调幅分解过程中的晶界迁移速度则随着晶界原子扩散系数的增大表现为先减小后增大;三维模拟结果与二维模拟结果相一致.     

Phase-field study of spinodal decomposition under effect of grain boundary

Grain boundary directed spinodal decomposition has a substantial effect on the microstructure evolution and properties of polycrystalline alloys. The morphological selection mechanism of spinodal decomposition at grain boundaries is a major challenge to reveal, and remains elusive so far. In this work, the effect of grain boundaries on spinodal decomposition is investigated by using the phase-field model. The simulation results indicate that the spinodal morphology at the grain boundary is anisotropic bicontinuous microstructures different from the isotropic continuous microstructures of spinodal decomposition in the bulk phase. Moreover, at grain boundaries with higher energy, the decomposed phases are alternating α/β layers that are parallel to the grain boundary. On the contrary, alternating α/β layers are perpendicular to the grain boundary.