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陶瓷基微复合材料中晶界扩散和偏析下晶粒长大的相场模拟( Phase-field modeling of grain growth in presence of grain boundary diffusion and segregation in ceramic matrix mini-composites )
J Kundin H Farhandi KP Ganesan RSM Almeida K Rezwan
晶界扩散和偏析对陶瓷基复合材料的晶粒生长动力学、晶粒尺寸分布以及力学性能都有影响。本文提出了一种相场模拟方法,模拟了在1000°C以上温度下嵌入氧化铝基体中的多晶氧化铝纤维的晶粒生长过程,同时存在掺杂剂从基体向纤维的晶界扩散,反之亦然。对晶粒生长的多相场模型[I.Steinbach和F.Pezzolla,Phys.D,134(1999)385]进行了扩展,引入了晶界扩散、晶界偏聚模型以及界面迁移率与偏聚浓度的关系。通过与实验测量值的比较,估算了模型的动力学参数,该参数可以描述真实的微观结构演化。对Nextel610纤维中掺杂物扩散的晶粒长大过程的模拟和实验结果表明,晶界扩散对晶粒尺寸分布有显着影响。利用数值试验的结果,通过反演的方法,对不同温度下的实验数据进行晶界扩散系数的调整。Mg的扩散系数是Si的6-7倍。
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