【摘 要】
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陶瓷的物理性能与其相应的微观结构之间存在着密切的相互联系,如晶粒尺度、晶界、晶粒取向等都对物理性能有影响。深入了解微观结构与宏观性能的相互关系,将有助于陶瓷材料的开
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陶瓷的物理性能与其相应的微观结构之间存在着密切的相互联系,如晶粒尺度、晶界、晶粒取向等都对物理性能有影响。深入了解微观结构与宏观性能的相互关系,将有助于陶瓷材料的开发与应用。而且陶瓷的微观结构并不是静止的,而是处于非平衡的动态之中,因此有必要研究与陶瓷微观结构演化密切相关的晶粒生长动力学问题。在过去50多年中,许多学者从不同的角度研究了晶粒生长问题,用计算机进行晶粒生长的仿真研究也是当前热门的课题。 本论文的主要研究内容是从原子线度出发,根据Monte Carlo仿真方法建立ABO3型陶瓷晶粒生长的三维仿真模型,并用Microsoft Visual C++和OpenGL开发相应的仿真软件。不论是从定性的仿真图形分析还是从定量的晶粒生长动力学指数k(生长初期约为1.8,生长后期约为5.5)或是晶界的分维值D(生长初期约为2.6,生长后期约为2.2),都说明我们的仿真工作与其它报导的实验结果互相一致。另外,在原有晶粒生长的串行计算方式的基础上进行并行计算方式研究,给出定性、定量的分析结果。 本论文分为五章。第一章绪论:简要介绍陶瓷显微结构的概念以及晶粒生长动力学的基础理论;概述晶粒生长的Monte Carlo的基础仿真模型以及其它的计算机仿真模型。第二章陶瓷晶粒生长仿真的三维扩展:从二维仿真模型出发,讨论三维仿真模型扩展的一些具体问题如离子的受力情况、晶粒的随机取向和边界处理问题,最后详细介绍三维仿真软件的设计和实现。第三章三维仿真结果分析:从定性的仿真图形和定量的仿真数据两方面详细分析ABO3型陶瓷晶粒生长的微观演化过程。第四章晶粒生长仿真的并行计算方式:提出关于晶粒生长的一个并行计算方式,并在原有二维仿真模型的基础上用多线程来实现,结果表明并行计算方式较原有串行方式有了较大改善。第五章结论与建议:总结当前仿真工作的阶段性成果,并提出仿真模型和软件的不足和改进建议。
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