纳米晶AZ31镁合金显微组织演变的相场法模拟研究

摘要

针对模拟初始组织的变化,对局域自由能密度函数的表达式进行了改进,建立了纳米尺度下晶界作用域的取值模型,由此考察确定了各模拟参数物理意义的取值,建立了纳米尺度模拟晶粒生长的相场模型.模拟研究了真实时空下多晶AZ31镁合金纳米晶粒生长过程,与实验报道数据进行了比较,模拟结果与实验数据吻合较好;还与常规微米尺度的晶粒生长模拟结果进行了对比,探讨了纳米尺度下微观组织的演变机制.模拟结果显示:纳米晶的晶界作用域覆盖了相邻的2个纳米晶粒;界面能约为微米晶界面能的一半,纳米晶的界面偏析更严重.这可能是使纳米晶界面能动性降低,从而导致晶粒初期生长速度低的原因.通过定量模拟研究纳米晶的混晶情况发现,纳米尺度混晶度的增幅比微米尺度更明显.