低碳鋼中第二相粒子析出行為的相場(chǎng)法模型及其模擬研究.pdf

1、高的強(qiáng)韌化是鋼材不斷發(fā)展的主流，強(qiáng)韌化技術(shù)及其理論研究對(duì)它的生產(chǎn)應(yīng)用至關(guān)重要。一般認(rèn)為，提高鋼材的強(qiáng)度和韌性的最有效方法是細(xì)化晶粒。實(shí)際中，常通過(guò)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(lái)阻止晶粒長(zhǎng)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(guò)程，特別是沉淀相的長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)行為是很有理論價(jià)值的工作。然而，迄今還少見(jiàn)對(duì)此

2、進(jìn)行較為全面、深入的實(shí)驗(yàn)研究。這主要是因?yàn)?，?shí)驗(yàn)條件苛刻、周期長(zhǎng)、且遠(yuǎn)未達(dá)到定量研究的水平。隨著計(jì)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(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開(kāi)展第二相粒子析出過(guò)程的虛擬實(shí)驗(yàn)研究成為可能，且已成為當(dāng)今國(guó)際材料研究領(lǐng)域的前沿方向之一。深入開(kāi)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(jì)算機(jī)模擬方法中，相場(chǎng)模型更具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臒崃W(xué)基礎(chǔ)，適用于動(dòng)態(tài)復(fù)雜體系的仿真研究。因而開(kāi)發(fā)鋼中第二相粒子析出演變的相場(chǎng)模型及其模擬技術(shù)非常必要，也是本課題組已開(kāi)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(duì)象，依據(jù)相場(chǎng)、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(zhǎng)大過(guò)程的相場(chǎng)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(chǎng)模型數(shù)值算法，編制了模擬應(yīng)用程序;利用開(kāi)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(guò)程中已形核的第二相粒子的析出長(zhǎng)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(chǎng)模型和開(kāi)發(fā)的模擬技術(shù)較好地實(shí)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(jiàn)的方形粒子析出過(guò)程的粒子形貌演變的仿真;相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)定量分析獲得了一些經(jīng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)理論驗(yàn)證的第二相粒子析出長(zhǎng)大規(guī)律，深化了對(duì)