低碳鋼中第二相粒子析出行為的相場法模型及其模擬研究.pdf

1、高的強韌化是鋼材不斷發(fā)展的主流，強韌化技術(shù)及其理論研究對它的生產(chǎn)應(yīng)用至關(guān)重要。一般認(rèn)為，提高鋼材的強度和韌性的最有效方法是細(xì)化晶粒。實際中，常通過直接引入第二相難熔顆粒，或者經(jīng)一定熱處理工藝析出第二相顆粒來阻止晶粒長大以達(dá)到細(xì)化最終晶粒組織的目的。隨著合金化和控軋控冷技術(shù)的普遍應(yīng)用，第二相析出細(xì)化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于合金鋼生產(chǎn)。
　　 研究第二相粒子的析出過程，特別是沉淀相的長大動力學(xué)行為是很有理論價值的工作。然而，迄今還少見對此

2、進(jìn)行較為全面、深入的實驗研究。這主要是因為，實驗條件苛刻、周期長、且遠(yuǎn)未達(dá)到定量研究的水平。隨著計算材料學(xué)特別是材料微觀組織結(jié)構(gòu)演變仿真研究的興起與發(fā)展，運用計算機(jī)仿真技術(shù)開展第二相粒子析出過程的虛擬實驗研究成為可能，且已成為當(dāng)今國際材料研究領(lǐng)域的前沿方向之一。深入開展系統(tǒng)的二相粒子析出行為的仿真研究，揭示其演變規(guī)律和產(chǎn)生機(jī)理，將為有效控制合金鋼中二相粒子尺寸、形狀、分布狀態(tài)以制定合理的熱加工工藝和改善組織結(jié)構(gòu)與性能奠定基礎(chǔ)。
　

3、　 鑒于目前常用的幾種計算機(jī)模擬方法中，相場模型更具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臒崃W(xué)基礎(chǔ)，適用于動態(tài)復(fù)雜體系的仿真研究。因而開發(fā)鋼中第二相粒子析出演變的相場模型及其模擬技術(shù)非常必要，也是本課題組已開展的關(guān)于二相粒子材料組織演變仿真研究工作的需要。
　　 本文以工業(yè)應(yīng)用中最普遍的含鈮低碳鋼為研究對象，依據(jù)相場、熱力學(xué)、金屬物理學(xué)等理論，基于模型假設(shè)條件，建立了模擬鋼中二相粒子析出長大過程的相場模型;結(jié)合熱力學(xué)軟件及模型參數(shù)的物理意義，確定了較為準(zhǔn)

4、確的參數(shù)取值法則;按照所確定的相場模型數(shù)值算法，編制了模擬應(yīng)用程序;利用開發(fā)的圖像處理技術(shù)，展現(xiàn)了粒子形貌的演變;完成了該鋼等溫過程中已形核的第二相粒子的析出長大行為及其變化規(guī)律的模擬研究。
　　 研究結(jié)果表明，本文建立的相場模型和開發(fā)的模擬技術(shù)較好地實現(xiàn)了隨機(jī)析出、單一粒子析出、兩粒子析出以及鋼中常見的方形粒子析出過程的粒子形貌演變的仿真;相應(yīng)的動力學(xué)定量分析獲得了一些經(jīng)實際經(jīng)驗及相關(guān)理論驗證的第二相粒子析出長大規(guī)律，深化了對