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小木蟲論壇-學術(shù)科研互動平臺 » 材料區(qū) » 無機非金屬 » 專題櫥窗 » 蒙特卡羅中的晶體生長模型
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yanchao8880銀蟲 (小有名氣)
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蒙特卡羅中的晶體生長模型 已有13人參與
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晶粒生長模型 通常,晶粒生長現(xiàn)象分為兩種不同類型:正常晶粒生長和異常晶粒生長(也稱重結(jié)晶) 。正常晶粒生長表現(xiàn)為晶粒尺寸的一致增長,特點是歸一化晶粒尺寸F(r/R) 和拓撲分布函數(shù)P( Ne)不隨時間而改變。其中,r是晶粒半徑,R是平均晶粒半徑,Ne是晶粒邊數(shù)。此時生長有如下規(guī)律: r= K•tn (1) 或 Rm-Rm(t=0) = B•t (2) 其中,t為時間, K、B為常數(shù),生長指數(shù)n≤0.5。當時間很長,即t較大時,若Rm≥R0(R0為初始時晶粒半徑) ,式(1)、(2)是等效的且m = 1/ n。 異常晶粒生長是指在重結(jié)晶的顯微結(jié)構(gòu)中,一些晶粒的尺寸迅速增加,最大尺寸的晶粒以比算術(shù)平均速率大得多的速率增長。生長描述為 X=1-exp[-g( t)] (3) 其中, X為二次重取向晶粒的面積分數(shù), g(t)為與時間有關(guān)的函數(shù)。通常g(t) = atp ,即修正方程: X = 1 - b•exp[-atp] (4) 其中, b、p為常數(shù),且目前大部分實測值p為1.8 ±0.3。 一般認為晶粒生長變化的直接原因是驅(qū)動力的改變。晶粒生長的驅(qū)動力主要來自總的晶界能的減少。但由于生長的復雜性,遷移率、表面能、以及薄膜和片材中的曲率、應(yīng)力等因素也將引起附加驅(qū)動力,從而引起晶粒異常生長。 初始的MC模型 1980年，Anderson首次提出一個新型的MC程序，將其應(yīng)用于二維的晶粒長大動力學模擬。將微觀結(jié)構(gòu)映射到一個離散的網(wǎng)格上，每一個網(wǎng)格賦給一個從1到Q的值，表明該點的晶粒取向。晶粒的原始分布取向是隨機選取的，與晶體學取向不相同，系統(tǒng)進化減少了最近鄰格點的對偶。微觀結(jié)構(gòu)的暫時進化遵從晶粒尺寸和形狀對時間的依賴性，微觀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生與肥皂泡試驗相一致。然后根據(jù)晶粒生長的動力學方程進行模擬。 本人從事蒙特卡羅的計算機模擬多晶材料的研究，如需深層的資料請留言！ |
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