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晶体相场方法研究二维六角相向正方相结构转变

高英俊 罗志荣 黄创高 卢强华 林葵

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晶体相场方法研究二维六角相向正方相结构转变

高英俊, 罗志荣, 黄创高, 卢强华, 林葵

Phase-field-crystal modeling for two-dimensional transformation from hexagonal to square structure

Gao Ying-Jun, Luo Zhi-Rong, Huang Chuang-Gao, Lu Qiang-Hua, Lin Kui
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  • 应用双模PFC模型,计算二维PFC相图,模拟二维六角晶格向正方晶格的结构转变过程, 观察新相(二维正方相)的形核、长大特点,以及相结构转变的动力学特征. 结果表明:六角结构相向正方结构相的转变,正方相最易在六角相晶界处, 尤其是在三晶粒的交汇处首先生成正方相的晶核,之后是正方相逐渐通过吞噬六角相的边缘, 向六角相内部推进,并不断长大.对于结构转变生成的正方相晶粒,其晶粒取向几乎是随机的, 与原先六角相晶粒取向角没有明显的关系.正方相转变的面积分数随时间变化的动力学曲线 呈现典型的S形.由Avrami曲线可将相变曲线看成由两阶段组成. 计算模拟得到的Avrami曲线的第二阶段直线斜率K的范围在2.0和3.0之间, 与JMAK理论的指数n相符合.
    The two-mode phase-field-crystal (PFC) method is used to calculate the phase diagram and to simulate the transformation of hexagonal to square structure in two dimensions. The nucleation, grain growth and dynamic feature of the phase structure transformation show that square phase prefers to be present at the juncture place of the three hexagonal grains, and swallows the hexagonal phase at grain boundary. The square grains grow and push the boundary of hexagonal grain toward the inside of hexagonal grain and then the square grains grow up and extend the area of square phase. The orientations of new square grains due to the structure transformation are nearly randomly distributed, and have no relation to those of hexagonal grains. The dynamic curve of area fraction of square phase shows the typical S shape with time increasing. The Avrami index curve shows that there are two stages in the transformation. The Avrami index n of second satge in simulation is in a range from 2.0 to 3.0, which is in good agreement with the value from the JMAK theory.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51161003, 50661001)、 广西自然科学基金重点项目(批准号: 2012GXNSFDA053001) 和广西大学科学基金(批准号: XJZ110611)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the the National Nature Science Foundation of China (Grant Nos. 51161003, 50661001), the Nature Science Foundation of Guangxi Province (Grant No. 2012GXNSFDA053001), and the Nature Science Foundation of Guangxi University (Grant No. XJZ110611).
    [1]

    Wang Y Z, Li J 2010 Acta Mater. 58 1212

    [2]

    Chen L Q 2002 Annu. Rev. Mater. Res. 32 113

    [3]

    Steinbach I 2009 Modell. Simul. Mater. Sci. Eng. 17 73001

    [4]

    Gao Y J, Luo Z R,Hu X Y,Huang C G 2010 Acta Metall. Sin. 46 1161 (in Chinese) [高英俊, 罗志荣, 胡项英, 黄创高 2010 金属学报 46 1161]

    [5]

    Zhang X G, Zong Y P, Wu Y 2012 Acta Phys.Sin. 61 088104 (in Chinese) [张宪刚, 宗亚平, 吴艳 2012 物理学报 61 088104]

    [6]

    Wei C Y, Li S Y 2011 Acta Phys.Sin. 60 100701 (in Chinese) [魏承炀, 李赛毅 2011 物理学报 60 100701]

    [7]

    Rountree C L, Kalia R K, Lidorikis E, Nakano A, Brutzel L V, Vashishta P 2002 Annu. Rev. Mater. Res. 32 377

    [8]

    Millet P C, Selvam R D, Saxeua A 2006 Acta Mater. 54 297

    [9]

    Stefanovic P, Haataja M, Provatas N 2009 Phys. Rev. E 80 046107

    [10]

    Elder K R, Grant M 2004 Phys. Rev. E 70 51605

    [11]

    Elder K R, Katakowski M, Haataja M, Grant M 2002 Phys Rev Lett. 88 245701

    [12]

    Ren X, Wang J C, Yang Y J, Yang G C 2010 Acta Phys. Sin. 59 3595 (in Chinese) [任秀, 王锦程, 杨玉娟, 杨根仓 2010 物理学报 59 3595]

    [13]

    Yang T, Chen Z, Dong W P 2011 Acta Metall. Sin. 47 1301 (in Chinese) [杨涛, 陈铮, 董卫平 2011 金属学报 47 1301]

    [14]

    Zhang Q, Wang J C, Zhang Y C, Yang G C 2011 Acta Phys. Sin. 60 088104 (in Chinese) [张琪, 王锦程, 张亚丛, 杨根仓 2011 物理学报 60 088104]

    [15]

    Yang T, Chen Z, Zhang J, Dong W P, Wu L 2012 Chin. Phys. Lett. 29 078103

    [16]

    Yu Y M, Backofen R, Voigt A 2011 J. Cryst. Growth 318 18

    [17]

    Greenwood M, Provatas N, Rottler J 2010 Phys. Rev. Lett. 105 045708

    [18]

    Wu K A, Aaland A, Karma A 2010 Phys. Rev. E 81 061601

    [19]

    Gao Y J, Luo Z R, Zhang S Y, Huang C G 2010 Acta Metall. Sin. 46 1473 (in Chinese) [高英俊, 罗志荣, 张少义, 黄创高 2010 金属学报 46 1473]

    [20]

    Cheng M, Warren J A 2008 J. Comput. Phys. 227 6241

    [21]

    Lupis C L 1983 Chemical thermodynamics of materials (New Youk: Elsevier Science Press) p195-230

    [22]

    Shao J L, He A M, Duan S Q, Wang P, Qin C S 2010 Acta Phys. Sin. 59 4888 (in Chinese) [邵建立, 何安民, 段素青, 王裵, 秦承森 2012 物理学报 59 4888]

    [23]

    Xu Z, Zhao L C 2004 Solis state transformation of metal (Beijing: Science Press) p25-30 (in Chinese) [徐洲, 赵连城 2004 金属固体相变原理 (北京: 科学出版社) 第25–30页]

  • [1]

    Wang Y Z, Li J 2010 Acta Mater. 58 1212

    [2]

    Chen L Q 2002 Annu. Rev. Mater. Res. 32 113

    [3]

    Steinbach I 2009 Modell. Simul. Mater. Sci. Eng. 17 73001

    [4]

    Gao Y J, Luo Z R,Hu X Y,Huang C G 2010 Acta Metall. Sin. 46 1161 (in Chinese) [高英俊, 罗志荣, 胡项英, 黄创高 2010 金属学报 46 1161]

    [5]

    Zhang X G, Zong Y P, Wu Y 2012 Acta Phys.Sin. 61 088104 (in Chinese) [张宪刚, 宗亚平, 吴艳 2012 物理学报 61 088104]

    [6]

    Wei C Y, Li S Y 2011 Acta Phys.Sin. 60 100701 (in Chinese) [魏承炀, 李赛毅 2011 物理学报 60 100701]

    [7]

    Rountree C L, Kalia R K, Lidorikis E, Nakano A, Brutzel L V, Vashishta P 2002 Annu. Rev. Mater. Res. 32 377

    [8]

    Millet P C, Selvam R D, Saxeua A 2006 Acta Mater. 54 297

    [9]

    Stefanovic P, Haataja M, Provatas N 2009 Phys. Rev. E 80 046107

    [10]

    Elder K R, Grant M 2004 Phys. Rev. E 70 51605

    [11]

    Elder K R, Katakowski M, Haataja M, Grant M 2002 Phys Rev Lett. 88 245701

    [12]

    Ren X, Wang J C, Yang Y J, Yang G C 2010 Acta Phys. Sin. 59 3595 (in Chinese) [任秀, 王锦程, 杨玉娟, 杨根仓 2010 物理学报 59 3595]

    [13]

    Yang T, Chen Z, Dong W P 2011 Acta Metall. Sin. 47 1301 (in Chinese) [杨涛, 陈铮, 董卫平 2011 金属学报 47 1301]

    [14]

    Zhang Q, Wang J C, Zhang Y C, Yang G C 2011 Acta Phys. Sin. 60 088104 (in Chinese) [张琪, 王锦程, 张亚丛, 杨根仓 2011 物理学报 60 088104]

    [15]

    Yang T, Chen Z, Zhang J, Dong W P, Wu L 2012 Chin. Phys. Lett. 29 078103

    [16]

    Yu Y M, Backofen R, Voigt A 2011 J. Cryst. Growth 318 18

    [17]

    Greenwood M, Provatas N, Rottler J 2010 Phys. Rev. Lett. 105 045708

    [18]

    Wu K A, Aaland A, Karma A 2010 Phys. Rev. E 81 061601

    [19]

    Gao Y J, Luo Z R, Zhang S Y, Huang C G 2010 Acta Metall. Sin. 46 1473 (in Chinese) [高英俊, 罗志荣, 张少义, 黄创高 2010 金属学报 46 1473]

    [20]

    Cheng M, Warren J A 2008 J. Comput. Phys. 227 6241

    [21]

    Lupis C L 1983 Chemical thermodynamics of materials (New Youk: Elsevier Science Press) p195-230

    [22]

    Shao J L, He A M, Duan S Q, Wang P, Qin C S 2010 Acta Phys. Sin. 59 4888 (in Chinese) [邵建立, 何安民, 段素青, 王裵, 秦承森 2012 物理学报 59 4888]

    [23]

    Xu Z, Zhao L C 2004 Solis state transformation of metal (Beijing: Science Press) p25-30 (in Chinese) [徐洲, 赵连城 2004 金属固体相变原理 (北京: 科学出版社) 第25–30页]

  • [1] 夏文强, 赵彦, 刘振智, 鲁晓刚. 应变诱发四方相小角度对称倾侧晶界位错反应的晶体相场模拟. 物理学报, 2022, 71(9): 096102. doi: 10.7498/aps.71.20212278
    [2] 蒋永林, 何长春, 杨小宝. ScxY1–x Fe2合金固溶和V2x Fe2(1–x)Zr有序-无序转变的理论预测. 物理学报, 2021, 70(21): 213601. doi: 10.7498/aps.70.20210998
    [3] 白刚, 林翠, 刘端生, 许杰, 李卫, 高存法. 取向相关的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3外延薄膜的相图和介电性能. 物理学报, 2021, 70(12): 127701. doi: 10.7498/aps.70.20202164
    [4] 祁科武, 赵宇宏, 田晓林, 彭敦维, 孙远洋, 侯华. 取向角对小角度非对称倾斜晶界位错运动影响的晶体相场模拟. 物理学报, 2020, 69(14): 140504. doi: 10.7498/aps.69.20200133
    [5] 祁科武, 赵宇宏, 郭慧俊, 田晓林, 侯华. 温度对小角度对称倾斜晶界位错运动影响的晶体相场模拟. 物理学报, 2019, 68(17): 170504. doi: 10.7498/aps.68.20190051
    [6] 郭刘洋, 陈铮, 龙建, 杨涛. 晶体相场法研究应力状态及晶体取向对微裂纹尖端扩展行为的影响. 物理学报, 2015, 64(17): 178102. doi: 10.7498/aps.64.178102
    [7] 鲁娜, 王永欣, 陈铮. 非对称倾侧亚晶界的晶体相场法研究. 物理学报, 2014, 63(18): 180508. doi: 10.7498/aps.63.180508
    [8] 赵宇龙, 陈铮, 龙建, 杨涛. 晶体相场法模拟纳米晶材料反霍尔-佩奇效应的微观变形机理. 物理学报, 2013, 62(11): 118102. doi: 10.7498/aps.62.118102
    [9] 郭灿, 王志军, 王锦程, 郭耀麟, 唐赛. 直接相关函数对双模晶体相场模型相图的影响. 物理学报, 2013, 62(10): 108104. doi: 10.7498/aps.62.108104
    [10] 龙建, 王诏玉, 赵宇龙, 龙清华, 杨涛, 陈铮. 不同对称性下晶界结构演化及微观机理的晶体相场法研究. 物理学报, 2013, 62(21): 218101. doi: 10.7498/aps.62.218101
    [11] 孙春峰. 镶嵌正方晶格上Gauss模型的相图. 物理学报, 2012, 61(8): 086802. doi: 10.7498/aps.61.086802
    [12] 李英华, 常敬臻, 李雪梅, 俞宇颖, 戴程达, 张林. 铋的固相及液相多相状态方程研究. 物理学报, 2012, 61(20): 206203. doi: 10.7498/aps.61.206203
    [13] 陈成, 陈铮, 张静, 杨涛. 晶体相场法模拟异质外延过程中界面形态演化与晶向倾侧. 物理学报, 2012, 61(10): 108103. doi: 10.7498/aps.61.108103
    [14] 丁航晨, 施思齐, 姜平, 唐为华. BiFeO3 结构性质与相转变的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8789-8793. doi: 10.7498/aps.59.8789
    [15] 邵建立, 何安民, 段素青, 王裴, 秦承森. 单轴应变驱动铁bcc—hcp相转变的微观模拟. 物理学报, 2010, 59(7): 4888-4894. doi: 10.7498/aps.59.4888
    [16] 邵建立, 何安民, 秦承森, 王裴. 一维应变加载下单晶铁结构转变的微观研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5610-5617. doi: 10.7498/aps.58.5610
    [17] 许 玲, 晏世雷. 横向随机晶场Ising模型的相图和磁化行为研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1691-1696. doi: 10.7498/aps.56.1691
    [18] 徐 靖, 王治国, 陈宇光, 石云龙, 陈 鸿. 电荷转移型Hubbard模型的相图. 物理学报, 2005, 54(1): 307-312. doi: 10.7498/aps.54.307
    [19] 时东霞, 巴德纯, 庞世瑾, 宋延林, 高鸿钧. 有机纳米信息存储中的结构转变. 物理学报, 2001, 50(5): 990-993. doi: 10.7498/aps.50.990
    [20] 王文全, 王建立, 唐宁, 包富泉, 吴光恒, 杨伏明, 金汉民. Sm-Co-Ti三元系相关系及某些单相化合物的结构与磁性. 物理学报, 2001, 50(4): 752-757. doi: 10.7498/aps.50.752
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-08
  • 修回日期:  2012-10-29
  • 刊出日期:  2013-03-05

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