异常晶粒长大的Monte Carlo模拟方法.pdf

第34卷第2期 广西大学学报 ：自然科学版 Vb．【34No．2 2009年4月 JournalofGuangxiUniversity：NatSciEd apr．2009 文章编号：1001．7445{2009)02—0220—06 异常晶粒长大的MonteCarlo模拟方法 高英俊，金 星，苏义勇，黄创高，魏承炀 (广西大学物理科学与工程技术学院，广西南宁530004) 摘要：采用Radhakrishnan等改进后的MonteCarlo方法，模拟了两种能量结构下的异常晶粒长大过程．研究结 果发现，在相同参数下用改进算法模拟异常晶粒长大比Srolovitz和C-rest等人的模拟所得到的效率高，而且结 果比后者与实际符合得更好．在两种能量结构下，异常晶粒长大的趋势相同，随着-， 2值的增大，晶粒长大 指数有所增加，异常晶粒的体积百分比曲线都出现平台阶段．在相同参数下，第二种能量结构的异常晶粒长大 的速率比较快． 关键词：异常晶粒；晶粒度；MonteCarlo方法；晶粒长大 中图分类号：TB115 文献标识码 ：A M onteCarlosimulationofabnormalgraingrowth GAOYing-jun，JINXing，SUYi—yong，HUANGChuang-gao，WEICheng—yang (ColIegeofPhysicalScienceandEngineering，GunagxiUniversity，Nanning530004，China) Abstract：M onteCarlomethodimprovedbyRadhakrishnaneta1．wasusedtosimulationabnormal graingrowthprocessundertwoenergystructures．Theresultsshow thatcomparingwiththeDJl SrolovitzandGSGrest’Smethod，improvedMonteCarlosimulationalgorithm receiveshighereffi— ciencyandtheresultiswellinlinewithrealityundertheSalTleparameters．Inboththeenergy sturcture，abnomr algraingrowthhasthesametrend，andthegrainsizehas increasedexponential— lywithJ1／J2ratio．Thepercentageofabnormalgrainsizeofplatform stageraesimilraundertwo differentpraameters，butinthesameparameters，theabnormalgrainofthesecondenergystruc— turergowsmuchfaster． Keywords：abnormalgrain；grainsize；MonteCarlomethod；graingrowth 在纯金属、合金、陶瓷等多晶材料中，晶粒长大是最普遍的现象，对材料的性能有很重要的影响．目 前应用最多且较成熟的模拟晶粒长大的方法是 MonteCarlo(MC)法HJ，这是因为MC模拟可以揭示材 料组织演变时拓扑学和动力学特征，可以进一步将其与实际的工艺过程结合，模拟在一定的工艺条件下 的材料微观组织的演变情况 ． 正常晶粒长大是指晶粒尺寸保持相对均匀，晶粒形状保持相对稳定，平均晶粒尺寸平稳增加的晶粒 长大过程；异常晶粒长大是指组织中大部分晶粒的生长由于某种原因受阻，只有极少数晶粒长大，或者 组织中大部分晶粒长大速度较慢，而极少数晶粒在局部区域快速长大的现象．异常晶粒长大与正常晶粒 长大的区别为：极少数晶粒长大速度明显比基体晶粒快；组织中最大晶粒直径D与晶粒平均直径D的 比值大于2．5，且随时间逐渐增大L2J． 收稿 日期：2008—09—20；修订 日期：2009～02—03