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孔隙对NiTi形状记忆合金中B2-R相变影响的相场模拟

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金属学报 2011年第2期47卷 129-139页

作者：柯常波马骁张新平华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

建立了适用于孔隙NiTi合金中B2-R相变的相场模型,并用该相场模型研究了多孔NiTi合金中B2-R转变的微观组织演化过程以及孔隙率和孔尺寸对R相变体生长动力学行为的影响.多孔NiTi合金中R相变体以相互协调的方式形成"带状"的三维结构和"鱼骨... 详细信息

建立了适用于孔隙NiTi合金中B2-R相变的相场模型,并用该相场模型研究了多孔NiTi合金中B2-R转变的微观组织演化过程以及孔隙率和孔尺寸对R相变体生长动力学行为的影响.多孔NiTi合金中R相变体以相互协调的方式形成"带状"的三维结构和"鱼骨"状的二维组织,变体之间形成的孪晶面包括{101}_(B2)和{001}_(B2) 2种,4组变体相交于〈010〉_(B2);这些结果与致密NiTi合金B2-R相变过程相同.多孔NiTi合金中R相优先在孔周围形核,且较大的孔周围有较多的变体形核;R相变体的平均尺寸随孔隙率增大而逐渐减小,随孔径增大而增加;相对于规则圆孔,不规则孔隙可导致R相变体尺寸略微减小;变体的尺寸均匀性则随孔隙率增大而提高,但对孔径大小和孔形状不敏感;孔隙数量越多且孔径越小,则B2-R转变越倾向于产生均匀而细密的R相组织.

关键词：多孔NiTi形状记忆合金 B2-R相变生长动力学相场法形貌演化

NiTi形状记忆合金中共格Ni_4Ti_3沉淀相生长动力学行为的相场法模拟

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金属学报 2010年第1期46卷 84-90页

作者：柯常波马骁张新平华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

采用基于扩散场理论的宏观相场模型对NiTi形状记忆合金中具有菱方结构的共格Ni_4Ti_3相的析出及长大过程进行了模拟研究;沉淀相的形貌演化通过求解非守恒参量场Ginzburg-Landau控制方程和守恒浓度场Cahn-Hilliard扩散方程获得。与二维... 详细信息

采用基于扩散场理论的宏观相场模型对NiTi形状记忆合金中具有菱方结构的共格Ni_4Ti_3相的析出及长大过程进行了模拟研究;沉淀相的形貌演化通过求解非守恒参量场Ginzburg-Landau控制方程和守恒浓度场Cahn-Hilliard扩散方程获得。与二维模型相比,本研究采用了准确的晶体学参数及改进的数学模型,获得了更为直观及合理的三维盘状变体及二维透镜状变体;Ni_4Ti_3沉淀相的长度、宽度和面积分数随时间的变化分别遵循指数、线性和对数关系;且其长度与宽度的比值并非恒定值,在生长初期该比值有较大的增速而随后逐渐减慢,能很好地解释沉淀相盘状及透镜状形貌特征形成的原因并与相关实验结果吻合。

关键词： NiTi形状记忆合金共格沉淀相生长动力学相场法形貌演化

外应力对NiTi合金中共格Ni_4Ti_3沉淀相长大行为影响的相场法模拟

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金属学报 2010年第8期46卷 921-929页

作者：柯常波马骁张新平华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

运用相场模型模拟了外加应力对NiTi形状记忆合金中Ni_4Ti_3沉淀相组织形貌及长大行为的影响.无外加应力作用的时效过程中,4组Ni_4Ti_3变体均沿着各自对应的(111)_(B2)惯习面从NiTi基体相中析出;而在〈111〉_(B2)方向施加压应力时,只有一... 详细信息

运用相场模型模拟了外加应力对NiTi形状记忆合金中Ni_4Ti_3沉淀相组织形貌及长大行为的影响.无外加应力作用的时效过程中,4组Ni_4Ti_3变体均沿着各自对应的(111)_(B2)惯习面从NiTi基体相中析出;而在〈111〉_(B2)方向施加压应力时,只有一组Ni_4Ti_3变体从NiTi基体相中析出,其惯习面法线方向平行于外加应力方向;单轴压应力作用下时效时,Ni_4Ti_3形核数量明显增加.外加单轴压应力可促进Ni_4Ti_3变体的形核和长大,但并不改变变体的面积分数、长度、宽度以及长度-宽度比等参数随时效时间变化的趋势;压应力增大使变体长度及宽度均略微增加,但均小于无应力作用下的情形;变体的面积分数随外加应力的增大而增加.相场模拟结果与实验观察结果吻合较好.

关键词： NiTi形状记忆合金 Ni4Ti3沉淀相动力学相场法外加应力场

第二相颗粒对多晶材料晶粒生长影响的元胞自动机(CA)模拟

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中国有色金属学报 2009年第12期19卷 2173-2178页

作者：柯常波张新平华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

采用Moore型邻域定义的元胞自动机模型模拟研究第二相颗粒对多晶材料晶粒生长的影响。结果表明:第二相颗粒的体积分数及尺寸对基体晶粒组织特征的影响很大;第二相颗粒含量增加可以提高晶粒尺寸分布的均匀性,而颗粒尺寸增大则导致晶粒尺... 详细信息

采用Moore型邻域定义的元胞自动机模型模拟研究第二相颗粒对多晶材料晶粒生长的影响。结果表明:第二相颗粒的体积分数及尺寸对基体晶粒组织特征的影响很大;第二相颗粒含量增加可以提高晶粒尺寸分布的均匀性,而颗粒尺寸增大则导致晶粒尺寸分布的均匀性降低。通过对模拟数据的回归分析获得极限晶粒尺寸(D)与颗粒尺寸(d)和颗粒含量(f)之间的关系;不同的颗粒尺寸(d)对应不同的拟合指数(n)。

关键词：多晶材料第二相颗粒晶粒长大元胞自动机

Sn/Cu互连体系界面金属间化合物Cu_6Sn_5演化和生长动力学的相场法模拟

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金属学报 2014年第3期50卷 294-304页

作者：柯常波周敏波张新平华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

运用多相场模型模拟了Sn/Cu互连体系中晶界扩散系数DGB及界面初生金属间化合物(IMC)相(η相)与液相Sn(L相)间界面能σηL对界面Cu6Sn5组织演化和生长动力学行为的影响.研究表明,界面IMC层Cu6Sn5晶粒以紧密排列的扇贝状形貌存在,其扇贝... 详细信息

运用多相场模型模拟了Sn/Cu互连体系中晶界扩散系数DGB及界面初生金属间化合物(IMC)相(η相)与液相Sn(L相)间界面能σηL对界面Cu6Sn5组织演化和生长动力学行为的影响.研究表明,界面IMC层Cu6Sn5晶粒以紧密排列的扇贝状形貌存在,其扇贝状形貌同时受DGB和σηL的竞争性影响.IMC的生长过程由3阶段组成:Cu6Sn5晶粒快速生长铺满Cu基底阶段、Cu6Sn5晶粒转变为扇贝状形貌的过渡阶段以及Cu6Sn5层增厚和晶粒粗化同时进行的正常生长阶段.IMC层厚度随DGB增大而增加,随σηL增大而减小;而Cu6Sn5晶粒的平均横向粒径随DGB增大而减小,随σηL增大而增加.界面Cu6Sn5层厚度和晶粒横向粒径随反应时间呈指数规律变化,采用较大DGB和晶界能σGB=2σηL获得的生长指数符合理想的固/液界面反应的生长过程.

关键词：金属间化合物生长动力学组织演化界面反应相场模拟

NiTi形状记忆合金中Ni_4Ti_3共格沉淀相自催化生长效应的相场模拟

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金属学报 2013年第1期49卷 115-122页

作者：柯常波曹姗姗马骁黄平张新平华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 华南理工大学材料与科学工程学院广州510640

利用相场模型研究了Ni_4Ti_3沉淀相自催化效应的产生机制,基于体系各种能量的变化规律研究了自催化生长效应中合理的Ni_4Ti_3变体群的排列方式.模拟研究结果表明,在模拟最初的时间内,为缓解球形Ni_4Ti_3相与NiTi基体相形态上的不匹配,... 详细信息

利用相场模型研究了Ni_4Ti_3沉淀相自催化效应的产生机制,基于体系各种能量的变化规律研究了自催化生长效应中合理的Ni_4Ti_3变体群的排列方式.模拟研究结果表明,在模拟最初的时间内,为缓解球形Ni_4Ti_3相与NiTi基体相形态上的不匹配,体系的化学自由能逐渐增大,弹性能和界面能逐渐减小;当Ni_4Ti_3相与NiTi基体相达到最佳匹配后,相变过程中化学自由能逐渐减小,弹性能和界面能逐渐增大;整个相变过程中体系向低能量态发展.同取向变体的梯形排列模式具有最大的优先性,其次是同取向变体的水平排列方式,再次是不同取向变体的边-面排列方式,最不具优先性的是同种变体的垂直排列模式.相场模拟结果深化并拓展了已有实验结论.

关键词： NiTi形状记忆合金自催化效应应力场浓度场相场法

纳米SiC颗粒增强NiTi形状记忆复合材料制备及其力学性能和阻尼行为

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金属学报 2011年第9期47卷 1105-1111页

作者：江鸿杰柯常波曹姗姗马骁张新平华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

采用粉末冶金梯级烧结法成功制备出轻质、高强且具有一定孔隙率的纳米SiC颗粒增强NiTi合金基形状记忆复合材料(SiC/NiTi).研究发现,所制备的SiC/NiTi复合材料具有稳定的线性超弹性;SiC颗粒的引入使SiC/NiTi复合材料具有较高的压缩强度... 详细信息

采用粉末冶金梯级烧结法成功制备出轻质、高强且具有一定孔隙率的纳米SiC颗粒增强NiTi合金基形状记忆复合材料(SiC/NiTi).研究发现,所制备的SiC/NiTi复合材料具有稳定的线性超弹性;SiC颗粒的引入使SiC/NiTi复合材料具有较高的压缩强度和等效压缩强度,且强度随SiC含量的增加而提高.研究还表明,SiC颗粒对合金相组成有一定影响,但复合材料仍具有NiTi合金的马氏体转变特征,并保持NiTi合金的高阻尼特性及较高的存储模量.

关键词： NiTi形状记忆合金纳米SiC颗粒复合材料力学性能阻尼

Fe合金FCC-BCC原子尺度台阶型马氏体相界面迁移行为的分子动力学模拟研究

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物理学报 2020年第13期69卷 188-200页

作者：韦昭召马骁柯常波张新平五邑大学智能制造学部江门529020 华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

两相界面的原子尺度结构对相界面迁移行为具有重要影响.高分辨透射电子显微分析表明钢中马氏体相界面具有高度为若干原子层间距的台阶结构,然而目前Fe合金马氏体相变的模拟研究工作中绝大多数使用非台阶型相界面结构作为模拟初始模型.... 详细信息

两相界面的原子尺度结构对相界面迁移行为具有重要影响.高分辨透射电子显微分析表明钢中马氏体相界面具有高度为若干原子层间距的台阶结构,然而目前Fe合金马氏体相变的模拟研究工作中绝大多数使用非台阶型相界面结构作为模拟初始模型.本文基于拓扑模型和相变位错理论构建了Fe合金FCC/BCC台阶型相界面初始模型,采用分子动力学模拟方法研究了Fe合金马氏体相界面的迁移行为.研究结果表明,当两相界面具有约束共格匹配关系及台阶结构时,体系发生FCC→BCC马氏体相变并呈现典型的非扩散切变特征;相变过程中FCC/BCC宏观尺度相界面沿其法线方向以(4.4±0.3)×10^2 m/s的速度迁移,且相界面在迁移过程中始终保持稳定的台阶结构和相对平直的宏观界面形貌特征;相变位错的滑移速度高达(2.8±0.2)×10^3 m/s,相变位错阵列沿台阶面的协同侧向滑移不仅是马氏体台阶结构宏观相界面迁移的微观机制,也是马氏体相变宏观形状应变的主要来源;采用分子动力学模拟方法获得的Fe合金马氏体相变晶体学特征参量与拓扑模型的解析解数值非常接近,相变产生的整体宏观形状应变由平行于相界面的剪切应变和垂直于相界面的法向应变两部分组成.

关键词：相变位错相界面迁移分子动力学模拟马氏体相变拓扑模型

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现代市场营销学

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