基于耦合晶界扩散相场法的多元合金固态相变的模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于耦合晶界扩散相场法的多元合金固态相变模拟方法，包括：S1根据多元合金的固态变相过程建立定量相场模型；S2建立晶界模型；S3将建立的晶界模型耦合入定量相场模型中；S4根据固态相变建立边界条件；S5建立微观组织演化模型，并基于金兹堡‑朗道理论及Fick–Onsager方程建立模拟固态相变的相场模型。其建立耦合晶界扩散的固固相变模型，定量地模拟和预测多元合金体系中的固态相变的微观组织演化过程，有助于深入理解固态相变微观组织的演变行为，丰富固态相变理论的同时优化热处理工艺，且能为微观组织演变研究及工艺优化提供指导。

【技术实现步骤摘要】
基于耦合晶界扩散相场法的多元合金固态相变的模拟方法
本专利技术属于金属相变领域，尤其是一种基于耦合晶界扩散相场法的多元合金固态相变的微观组织演化的模拟方法。
技术介绍
合金在相变过程中随条件的不同会出现各种各样的微观组织，对应不同的力学性能，为获得理想的微观组织，需设计出合理的热加工工艺。一般来说，传统合金热加工的工艺需要在高温下进行固溶处理，消除第二相，使成分达到均匀化，避免成分偏析；同时消除强化相将，利于合金的高温变形。热处理等工艺下微观组织的演化过程实际上是溶质的再分配过程，溶质的扩散包括晶粒内的体扩散和沿晶界的晶界扩散。一般情况下，晶界处的原子不规则排列为非共格结构，可作为溶质的快速扩散通道，在扩散控制的相变过程中起着重要的作用。在不同温度下进行开坯锻造、轧制等多道次的变形及热处理时，合金的最终组织与每道次的变形及热处理均密切相关，但这些联系错综复杂，使合金的热机械处理工艺制定和组织控制难以进行。随着计算机技术的快速发展及相变理论的不断完善，采用数值模拟研究合金中的固固相变的组织演化成为可能。利用数值模拟方法可以定量地预测相变过程中的微观组织演化过程，分析合金中的晶粒度、晶界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于耦合晶界扩散相场法的多元合金固态相变模拟方法，其特征在于，所述模拟方法包括：S1根据多元合金的固态变相过程建立定量相场模型；S2建立晶界模型；S3将建立的晶界模型耦合入定量相场模型中；S4根据固态相变建立周期性边界条件或镜像对称条件；S5建立微观组织演化模型，并基于金兹堡‑朗道理论及Fick–Onsager方程建立模拟固态相变的相场模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于耦合晶界扩散相场法的多元合金固态相变模拟方法，其特征在于，所述模拟方法包括：S1根据多元合金的固态变相过程建立定量相场模型；S2建立晶界模型；S3将建立的晶界模型耦合入定量相场模型中；S4根据固态相变建立周期性边界条件或镜像对称条件；S5建立微观组织演化模型，并基于金兹堡-朗道理论及Fick–Onsager方程建立模拟固态相变的相场模型。2.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，在步骤S1的多元合金中，系统的自由能G为：其中，表示预定义的一组序参量{η1(r,t),η2(r,t),.....ηq(r,t)}中的所有序参量计算结果的和，η1(r,t)代表固相1，其余序参量代表固相2的不同取向，q表示该组序参量中包含的序参量的数量；Vm为摩尔体积；κ为能量梯度系数，且kx、ky及kz为正常数，表示三维方向上界面能的大小；Gm为局部摩尔自由能，且其中，f(η)为固相1的体积分数，为固相1的摩尔自由能，为固相2的摩尔自由能，W(η)为固相1和固相2自由能之间的能垒，X为n元系中的成分场变量，T为热处理温度；采用KKS模型建立定量相场模型：其中，f(η)表示固相1的体积分数，i表示合金中的某元素，表示固相1中i元素的含量，Xi2表示固相2中i元素的含量，Xi表示合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，杨梅，王璐，王刚，徐东生，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32