相场法模拟烧结后期陶瓷晶粒生长及气孔组织演化研究 - 西北工业大学 .pdfVIP

2012 4 Apr． 2012 年 月 西北工业大学学报 30 2 Journal of Northwestern Polytechnical University Vol． 30 No． 2 第 卷第 期 相场法模拟烧结后期陶瓷晶粒生长 及气孔组织演化研究 1 1 1 1，2 ， ， ， 刘亮亮 高 峰 胡国辛 刘江南 (1． ， 7 10072 ;2 ． ， 7 10048) 西北工业大学材料学院 陕西西安 西安工程大学 陕西西安 : 。 摘 要 采用相场模型模拟了烧结后期陶瓷微观组织演化过程 在二维模拟系统中分别设置不同大 、 ， ， 小 含量以及数量的气孔 分析了气孔的脱钩现象 研究了烧结后期气孔对陶瓷晶粒生长动力学的影 。 ， ， 。 响规律 模拟结果表明 陶瓷晶粒尺寸与气孔率和气孔数量成反比 与气孔尺寸成正比 : ， ， ， 关 键 词 相场法 烧结 气孔 晶界 中图分类号:TU528. 2 文献标识码:A 文章编号:1000-2758 (20 12)02-0234 -05 ， 1 ， ， = = 功能陶瓷材料素坯在烧结之前由许许多多单个 由序参量表示 如图 所示 在气孔内 η1 η2 ［1，2］ 的固体微粒所组成， 。 = 0 ， 1 ， = 1， = = 0 。 在坯体中含有大量的气孔 η3 在晶粒 内 η1 η2 η3 烧结过程 ， c (r ，t) ，c (r ，t)= 1 气孔的存在不仅影响晶粒的生长 更影响着材料的 中不同相由浓度场 表示 代表晶 。 ［3］ ， ，c (r ，t)= 0 。 各种性能 根据文献 可知 陶瓷烧结后期气孔 粒 代表气孔 。 的演化过程是多种因素共同作用的结果 利用计算 ， ， 机模拟 考虑各因素的耦合作用 进行陶瓷材料微观 组织的演化成为当前极有希望且切实可行的研究 方向。 ， 相场模型是一种建立在热力学基础上 考虑有 序化势与热力学驱动力的综合作用来建立相场方程 ［4 ，5］ 描述系统演化动力学的模型 。相场法已被广泛