材料相变过程微观组织模拟

第1章绪论

1.1引言

1.2沉淀动力学理论

1.2.1非匀相转变

1.2.2匀相转变

1.2.3统一理论

1.2.4沉淀相形貌

1.3沉淀动力学计算机模拟

1.3.1材料微结构模拟尺度及方法概述

1.3.2蒙特卡洛（MC）方法及对沉淀过程的模拟

1.3.3分子动力学方法

1.3.4相场法及对沉淀过程的模拟

1.3.5二元Ni-Al合金沉淀过程研究进展

1.3.6三元合金沉淀过程模拟研究进展

1.3.7共格弹性应变能对沉淀过程的影响模拟研究现状

1.4凝固动力学相场法模拟

1.4.1熔体凝固过程相场模型的提出

1.4.2朗道理论和金兹堡朗道理论

1.4.3凝固界面相场模型

第2章合金沉淀过程动力学模型

2.1引言

2.2模型的基本假设

2.3二元体系动力学模型

2.3.1微观相场方程

2.3.2微观Langevin方程

2.3.3傅里叶空间中的微观Langevin方程

2.3.4应用到P.c.c晶格

2.3.5三维P.c.c晶格的二维投影动力学

2.3.6热起伏的产生

2.3.7微扩散方程与连续扩散方程的关系

2.4三元体系动力学模型

2.4.1三元体系微观相场扩散方程

2.4.2傅里叶空间中的微观Langevin方程

2.4.3平均场自由能

2.4.4四近邻原子间相互作用近似

2.4.5投影后的最终动力学方程

2.5模型的特点

2.6研究对象二元Ni-Al合金

2.7研究对象三元Ni75AIxV25-x合金

2.8编程思路

2.9本章小结

第3章二元Ni-Al合金γ相早期沉淀机制

3.1低浓度Ni-Al合金γ相早期沉淀机制

3.1.1引言

3.1.2沉淀相γ（Ni3Al）的有序结构

3.1.3模拟结果

3.1.4分析与讨论

3.2高浓度Ni-Al合金γ相早期沉淀机制

3.2.1引言

3.2.2模拟结果

3.2.3分析与讨论

3.3中间浓度Ni-Al合金γ相早期沉淀机制

3.3.1引言

3.3.2模拟结果

3.3.3分析与讨论

3.4本章小结

第4章三元Ni7sAl2.5V22.5合金沉淀机制模拟

4.1Ⅰ区Ni75Al2.5V22.5合金沉淀机制模拟

4.1.1引言

4.1.2模拟结果

4.1.3分析与讨论

4.2Ⅱ区Ni75Al2.5V22.5合金沉淀机制模拟

4.2.1引言

4.2.2模拟结果

4.2.3分析与讨论

4.3Ⅲ区Ni75Al2.5V22.5合金沉淀机制模拟

4.3.1引言

4.3.2模拟结果

4.3.3分析与讨论

4.4本章小结

第5章共格弹性应变能对沉淀相形貌的影响

5.1引言

5.2微观弹性力学理论

5.3微扩散方程和微观弹性力学理论的耦合

5.4无量纲形式的动力学方程

5.5研究对象模型合金简介

5.6模拟结果

5.6.1模拟点“a”（C0=12at.％，T*=0.12）合金的沉淀过程

5.6.2模拟点“b”（C0=14at.％，T*=0.08）合金的沉淀过程

5.6.3模拟点“c”（C0=50at.％，T*=0.08）合金的沉淀过程

5.7模拟结果与实验结果的比较

5.8本章小结

第6章凝固过程枝晶生长相场法模拟

6.1概述

6.2相场法数值模型

6.2.1界面模型

6.2.2相场模型

6.2.3纯物质相场模型

6.2.4单相二元合金的相场模型

6.2.5各向异性模型

6.2.6噪声

6.3相场模型的数值计算

6.3.1初始条件和边界条件

6.3.2空间离散

6.3.3时间离散

6.3.4差分方程的稳定性条件

6.3.5程序流程图

6.4铝合金枝晶生长模拟结果和分析

6.4.1不加噪声的枝晶形貌

6.4.2加噪声的枝晶形貌

6.4.3初始晶核半径对枝晶生长的影响

6.4.4空间步长对枝晶尖端半径和枝晶尖端生长速度的影响

6.4.5各向异性系数对枝晶生长的影响

6.4.6过冷度对枝晶生长的影响

6.5宏观微观模拟相耦合方法的研究

6.5.1宏微观耦合的插值方法

6.5.2宏微观耦合模拟计算数值稳定性

6.6本章小结

参考文献

　　本书主要是基于作者近几年来在相场法研究方面的工作，以二元、三元镍基合金等为研究对象，介绍了采用相场法对其沉淀机制进行的模拟研究；同时介绍了凝固相场模型和部分应用实例。　　本书既可作为材料科学专业研究生的教材，也可作为材料专业科技工作者的参考书。　　本书主要介绍了采用相场法对金属材料沉淀相变和凝固过程中微观组织的演化进行模拟的理论模型和实际算例。全书共分6章，主要内容包括绪论，相场法在合金沉淀过程中的理论模型及应用，相场法在凝固过程中的理论模型及应用。　　本书既可作为材料科学专业研究生的教材，也可作为材料专业科技工作者的参考书。