电流辅助烧结过程的多物理场耦合体系模拟

摘要

通过建立热–力–电–扩散强耦合结合相场模型的控制方程,对碳化硅材料的电流辅助烧结致密化机理进行了模拟研究,其中考虑了以下三个方面的影响:电流密度对烧结激活能的影响通过扩散系数引入耦合方程,在模拟中实现了活化作用实时影响扩散行为;碳化硅材料电导率与温度变化的关系;通过碳化硅烧结宏观有限元计算给出微结构演化的电流与温度边界条件。在该耦合理论体系下,对不同温升率的微结构演化全过程进行了模拟,计算所得的致密化曲线均与实验结果相符。模拟结果表明,在电流辅助烧结中,活化作用可极大促进致密化过程;提高温升率使得扩散驱动力增大,进而提高致密化速率。