非常规烧结技术中非等温晶粒合并的相场模拟
材料科学
2018-06-08 v1
摘要
开发了一个热力学一致的相场模型，用于研究烧结过程中的非等温晶粒合并，并有望应用于非常规烧结技术（如放电等离子烧结、场辅助烧结和选择性激光烧结）的模拟，这些技术中存在非平衡和高温梯度。模型中采用序参数表示块体和气氛/孔隙区域以及晶体学取向。基于熵分析，建立了依赖于温度的自由能密度，其包含来自内能（由温度和序参数变化引起）和与序参数相关的构型熵的贡献。利用表面和晶界能以及界面宽度的实验数据确定了依赖于温度的模型参数。由热力学定律推导了序参数的动力学及序参数耦合的热传导。模型通过有限元方法数值实现。两个相同颗粒的晶粒合并表明，由于局部温度不均匀引起的原位表面和晶界能梯度，非等温条件导致非对称形貌和弯曲晶界。对两个非相同颗粒和多个颗粒的非等温晶粒合并的更多模拟展示了晶粒收缩/生长、颈部长大和孔隙率的时序演化，证明了该模型的能力和通用性。期望该工作能为非常规烧结技术的研究群体做出贡献，可用于模拟非等温相关的微观结构特征。
引用
@article{arxiv.1806.02799,
title = {Phase-field modeling of non-isothermal grain coalescence in the unconventional sintering techniques},
author = {Yangyiwei Yang and Min Yi and Bai-Xiang Xu and Long-Qing Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.02799},
year = {2018}
}