黏性烧结过程的相场模拟

作     者：郭松源 柳文波 杨庆成 戚晓勇 恽迪 GUO Songyuan;LIU Wenbo;YANG Qingcheng;QI Xiaoyong;YUN Di

作者机构：西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学陕西省先进核能技术重点实验室西安710049 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200072 

出 版 物：《金属学报》 (Acta Metallurgica Sinica)

年 卷 期：2024年第60卷第12期

页      面：1691-1700页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(NSAF联合基金)项目No.U2130105 之江实验室科研攻关项目(No.2021PE0AC02) 中国核工业集团有限公司领创科研项目 

主　　题：相场模拟 黏弹性接触 黏性烧结 气孔演化 

摘      要：为研究黏性烧结过程的组织形貌和物理性能的变化规律,本工作建立了黏性烧结过程的相场模型,分析了烧结颗粒的形貌、轴向速度场和压强场的演化结果。模拟结果表明:在表面张力驱动下,2个等大颗粒逐渐合并为1个圆形颗粒,演变过程中质量守恒;速度场在颗粒内部分为接触应变区域与刚体运动区域;颗粒内外压强差与颗粒曲率成正比关系。进一步分析发现,2个圆形颗粒的颈球比与收缩率在演化的开始阶段变化很大,符合黏弹性接触的规律;而在演化后期的变化较慢,此时2个圆形颗粒的颈球比与收缩率接近平衡状态的值;随着迁移率的增大,演化速率加快,但对稳定状态的形貌影响不大。多颗粒的模拟结果表明,黏性烧结过程中气孔会发生球化,随后缓慢消失,出现致密化;相同模拟条件下,尺寸较小的气孔演化速率更快。