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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

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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  • 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.
    • 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.
    [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] 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
    [2] 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
    [3] 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
    [4] 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
    [5] 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
    [6] 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
    [7] 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
    [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] 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
    [10] 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
    [11] 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
    [12] 金汉民, 王建立, 唐宁, 包富泉, 吴光恒, 杨伏明, 王文全. 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
    [13] 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
    [14] 时东霞, 巴德纯, 宋延林, 庞世瑾, 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
    [15] 王治国, 陈宇光, 陈 鸿, 石云龙, 徐 靖. 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
    [16] 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
    [17] 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
    [18] 杨通在, 罗顺忠. γ射线辐照下多壁碳纳米管结构转变过程研究. 物理学报, 2010, 59(1): 447-452. doi: 10.7498/aps.59.447
    [19] 刘宝玉, 刘国栋, 吴光恒, 杨伏明. (Nd1-xErx)2Co15.5V1.5的结构转变与磁性. 物理学报, 2004, 53(6): 1903-1908. doi: 10.7498/aps.53.1903
    [20] 赵红霞, 赵晖, 陈宇光, 鄢永红. 一维扩展离子Hubbard模型的相图研究. 物理学报, 2015, 64(10): 107101. doi: 10.7498/aps.64.107101
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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

晶体相场方法研究二维六角相向正方相结构转变

  • 1. 广西大学物理科学与工程技术学院, 南宁 530004
    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.

摘要: 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.

English Abstract

参考文献 (23)

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