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蒙特卡罗中的晶体生长模型 已有13人参与
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晶粒生长模型 通常,晶粒生长现象分为两种不同类型:正常晶粒生长和异常晶粒生长(也称重结晶) 。正常晶粒生长表现为晶粒尺寸的一致增长,特点是归一化晶粒尺寸F(r/R) 和拓扑分布函数P( Ne)不随时间而改变。其中,r是晶粒半径,R是平均晶粒半径,Ne是晶粒边数。此时生长有如下规律: r= K•tn (1) 或 Rm-Rm(t=0) = B•t (2) 其中,t为时间, K、B为常数,生长指数n≤0.5。当时间很长,即t较大时,若Rm≥R0(R0为初始时晶粒半径) ,式(1)、(2)是等效的且m = 1/ n。 异常晶粒生长是指在重结晶的显微结构中,一些晶粒的尺寸迅速增加,最大尺寸的晶粒以比算术平均速率大得多的速率增长。生长描述为 X=1-exp[-g( t)] (3) 其中, X为二次重取向晶粒的面积分数, g(t)为与时间有关的函数。通常g(t) = atp ,即修正方程: X = 1 - b•exp[-atp] (4) 其中, b、p为常数,且目前大部分实测值p为1.8 ±0.3。 一般认为晶粒生长变化的直接原因是驱动力的改变。晶粒生长的驱动力主要来自总的晶界能的减少。但由于生长的复杂性,迁移率、表面能、以及薄膜和片材中的曲率、应力等因素也将引起附加驱动力,从而引起晶粒异常生长。 初始的MC模型 1980年，Anderson首次提出一个新型的MC程序，将其应用于二维的晶粒长大动力学模拟。将微观结构映射到一个离散的网格上，每一个网格赋给一个从1到Q的值，表明该点的晶粒取向。晶粒的原始分布取向是随机选取的，与晶体学取向不相同，系统进化减少了最近邻格点的对偶。微观结构的暂时进化遵从晶粒尺寸和形状对时间的依赖性，微观结构的产生与肥皂泡试验相一致。然后根据晶粒生长的动力学方程进行模拟。 本人从事蒙特卡罗的计算机模拟多晶材料的研究，如需深层的资料请留言！ |
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