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《中南大学》 2007年
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基于蒙特卡罗方法的晶粒生长模拟系统研究

张海  
【摘要】: 对大多数材料而言,其晶粒尺寸大小及均匀性是决定材料性能优劣的关键因素之一。运用蒙特卡罗方法模拟晶粒生长过程,不仅可以获得晶粒尺寸变化的信息,而且可以直观地观察到晶粒形貌的演变。因此,建立蒙特卡罗模型以模拟晶粒生长,探讨晶粒的生长机理具有重要意义。 通过对焙烧过程中晶粒生长机理的研究,提出了改进的晶粒生长跃迁概率蒙特卡罗模型,优化了模拟过程的算法,建立了模拟晶粒生长形貌演变的三维蒙特卡罗模型,开发了晶粒生长模拟系统,可实现对焙烧过程中晶粒生长和形貌演变的仿真。 通过模拟系统对晶粒生长的仿真,讨论了焙烧温度对晶粒尺寸分布的影响,仿真结果表明在较低温度下晶粒尺寸很小,尺寸分布相对集中,说明低温抑制了晶粒的生长;随着温度的升高,尺寸分布发生宽化,峰值下降,说明晶粒平均尺寸增大,并且晶粒尺寸不均一;当温度继续升高,晶粒尺寸分布再次集中并且峰值右移,说明晶粒平均尺寸继续增大并且具有较好的均一性。分析表明焙烧温度是影响晶粒尺寸均一性的重要工艺参数,同时研究了焙烧温度、模拟时间、邻近格点数等参数对晶粒形貌的影响。 模拟系统仿真了纳米TiO_2焙烧过程的晶粒生长,仿真所得晶粒生长指数为2.00,试验晶粒生长指数为2.17。结果表明所建立的模型正确地反映了晶粒生长规律,能够较好地解释晶粒生长过程,对晶粒生长动力学试验具有一定的指导意义。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TF124.5

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