等温过程曲率驱动下晶粒长大的元胞自动机模拟

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晶粒长大是退火过程中的主要现象。材料在退火后的晶粒平均尺寸是衡量材料性能的一个重要指标,因此研究晶粒长大过程对提高材料性能有着重要的意义。  再结晶结束后,受曲率驱动作用晶界产生迁移。  本研究基于晶界迁移理论和元胞自动机方法,分别对等温过程曲率驱动下的三叉晶界、单晶粒及多晶粒的迁移规律进行了研究。  研究结果表明:  (1)三叉晶界的迁移规律与晶粒边数有关。当晶粒边数n<6时,三叉晶界朝向晶粒内部迁移,晶粒缩小。当晶粒边数n>6时,三叉晶界向晶粒外部迁移,晶粒长大。  (2)二面角或转向角对三叉晶界系统的运动有着重要的影响。当晶粒边数n<6时,1/2二面角θ的取值范围为(0,p/3],三叉晶界对系统的阻碍随着θ的增大而减弱;晶粒边数n>6时,转向角θ的取值范围为[p/3,p/2),三叉晶界对系统的阻碍时随着θ的增大而增强。  (3)单晶粒的形变规律与晶粒的边数有关。边数n<6的晶粒会逐渐缩小,边数n>6的晶粒会逐渐增大,边数n=6的则认为保持不动。可归结为曲率驱动下晶界朝向曲率中心迁移的结果。  (4)在多晶粒中,由于晶界不够平直,产生曲率驱动的迁移,晶界均朝向曲率中心迁移,直到达到晶界平直的稳定状态。  
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