陶瓷燒結過程微觀結構演化的蒙特卡羅模擬.pdf

1、陶瓷材料所具有的特殊性能，可以滿足現(xiàn)代科學技術發(fā)展的需要，在航天、建筑、機械、電子等領域中得到了廣泛的應用。而陶瓷的性能與微觀結構密切相關，所以研究陶瓷燒結過程中的微觀結構演化至關重要。傳統(tǒng)研究陶瓷微觀結構演化的方法集中在理論和試驗，隨著計算技術的發(fā)展，計算機模擬已經(jīng)成為另一種重要的研究手段。計算機模擬方法多種多樣，由于Monte Carlo方法沒有迭代計算，計算量相對小，模擬時間短，在模擬陶瓷微觀組織演變中得到廣泛應用。
　　

2、 本論文以經(jīng)典Monte Carlo方法為基礎，從晶粒生長概率、晶粒取向數(shù)的選擇方法、晶粒和氣孔的生長速度控制等方面，改進了Monte Carlo方法。開發(fā)了陶瓷燒結微觀結構演化模擬程序，該程序可以在不同的物性參數(shù)、工藝參數(shù)及規(guī)模參數(shù)下模擬陶瓷燒結過程的微觀演化，并可以獲得任意時間下的晶粒形貌、晶粒尺寸，氣孔率。通過該模擬程序，模擬了在不同燒結溫度、燒結時間條件下陶瓷微觀結構演化過程。并通對納米a-Al2O3陶瓷在不同溫度、不同時間條件

3、下的燒結試驗，比較了模擬與試驗的結果。主要結論如下：
　　 1.改進后的Monte Carlo方法，能夠較好模擬陶瓷燒結過程微觀結構演化；模擬準確度、模擬速度得到較大的提高。
　　 2.模擬結果表明，隨著模擬溫度的升高以及模擬時間的延長，陶瓷的晶粒尺寸不斷長大，氣孔率不斷降低，這與理論分析相一致。
　　 3.在單相陶瓷和雙相陶瓷燒結模擬中，對模擬后的晶粒尺寸進行擬合計算，得到晶粒生長指數(shù)在1573K時分別為2.0