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基于热激活理论和曲率驱动机制的晶粒长大元胞自动机模拟
          
Cellular Automata Simulation for Grain Growth Based on Thermal Activation Theory and Curvature-Driven Mechanism

摘    要
参考已有的元胞自动机(CA)模型, 提出不同的元胞转变规则, 建立了基于热激活理论和曲率驱动机制的晶粒长大二维元胞自动机模型, 并利用圆形晶粒的收缩过程对模型进行了验证; 根据所建模型对晶粒长大过程进行模拟, 得到了晶粒显微组织的演变与动力学曲线, 分析了晶粒尺寸和晶粒边数的分布规律。结果表明: 晶粒长大是大晶粒吞噬小晶粒的过程; 晶粒稳定时应当为正六边形, 且晶界为直线; 晶粒长大指数为0.481, 与理论值接近; 晶粒尺寸和边数分布具有时间不变性, 不同边数的晶粒生长动力学不同; 模拟结果与相关理论和文献结论一致。
标    签 晶粒长大   元胞自动机   计算机模拟   动力学   grain growth   cellular automata   computer simulation   kinetics  
 
Abstract
Based on the thermal activation theory and curvature-driven mechanism, a 2D cellular automaton (CA) model with different state transition rules was built according to previous cellular automata models. The validity of the model was proved by the shrinking of circular grains. The grain growth was simulated by this model, the microstructure evolution and the kinetics curves of grain growth were obtained, and the distribution of grain size and grain boundary was analyzed. The results indicate that the grain growth is a process of big grain consuming small grain, and the stable grain should be a regular hexagon with rectilinear grain boundary. The growth exponent equals 0.481 close to the theoretical value. The grain size and side distributions keep unchanged with time. The simulation results by the present CA model accord with relative theory and results of other researchers.

中图分类号 TG111

 
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所属栏目 物理模拟与数值模拟

基金项目 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2013AA031601); “十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAF04B01)

收稿日期 2013/7/27

修改稿日期 2014/5/30

网络出版日期

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备注李声慈(1988-), 男, 江西赣州人, 博士研究生。

引用该论文: LI Sheng-ci,ZHU Guo-ming,KANG Yong-lin,LV Chao. Cellular Automata Simulation for Grain Growth Based on Thermal Activation Theory and Curvature-Driven Mechanism[J]. Materials for mechancial engineering, 2014, 38(9): 103~108
李声慈,朱国明,康永林,吕超. 基于热激活理论和曲率驱动机制的晶粒长大元胞自动机模拟[J]. 机械工程材料, 2014, 38(9): 103~108


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