ZrB2陶瓷燒結(jié)初期蒙特卡羅模擬.pdf

1、陶瓷燒結(jié)模擬的研究工作多數(shù)停留在對(duì)方法本身的探討，諸如模型以及算法等，而與實(shí)際具體材料緊密結(jié)合的工作較少，本文以ZrB2陶瓷為具體研究對(duì)象，通過計(jì)算機(jī)模擬，采用蒙特卡羅Q態(tài)Potts模型對(duì)二維雙球ZrB2顆粒燒結(jié)初期進(jìn)行了模擬研究，模擬中考慮了擴(kuò)散燒結(jié)理論中的表面擴(kuò)散機(jī)制和晶界擴(kuò)散機(jī)制。
　　燒結(jié)是在高溫下進(jìn)行的，所以模擬中所需要的參數(shù)應(yīng)取在高溫時(shí)的值。為了獲得較高溫度時(shí)ZrB2顆粒的表面能，以作為進(jìn)行蒙特卡羅模擬輸入的參數(shù)，本文

2、首先采用余氏理論，在其基本假設(shè)前提下，結(jié)合間距差(BLD)法計(jì)算單鍵能，獲得了ZrB2較高溫時(shí)的表面能，不同晶面由于斷鍵情況不同表面能不同，但在較高溫度下其差別不大，平均表面能為2.42J/m2。
　　本文在進(jìn)行蒙特卡羅模擬時(shí)，對(duì)具體算法進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化了隨機(jī)選點(diǎn)的質(zhì)量，提高了選擇到有效點(diǎn)的效率。本文還對(duì)步長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行了改進(jìn)，使所模擬系統(tǒng)可以在普通計(jì)算機(jī)上較快的向穩(wěn)定態(tài)演化。
　　在ZrB2顆粒燒結(jié)初期模擬中，兩等大顆粒

3、情況下考慮了不同溫度參數(shù)對(duì)燒結(jié)頸頸長(zhǎng)比、顆粒中心距的影響。隨著溫度的升高頸長(zhǎng)比逐漸增大但是在較高溫度時(shí)變小，顆粒中心距的變化情況也具有相似規(guī)律。獲得的顆粒間線性收縮率基本上為6％。
　　本文也考慮了不同判斷依據(jù)和不同近鄰數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)考慮更多近鄰促使顆粒中心距在相同步數(shù)下快速減小，但是500步時(shí)，所耗機(jī)時(shí)增加了20%。對(duì)于三等大顆粒模擬，除表面擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散機(jī)制外，引入蒸發(fā)冷凝機(jī)制來克服二維模擬的缺陷，在演化過程中發(fā)現(xiàn)顆粒間形成的