板条马氏体微观组织演化的相场模拟
本课题在板条马氏体相变晶体学模型的基础上提出了一种新的双切变模型。该模型是通过在板条马氏体内部引入位错滑移机制，实现马氏体相转变，从而形成板条马氏体的微观组织结构。相场法作为一种介观模型被广泛用于模拟晶粒长大和微观组织演化等。本课题在物理模型的基础上引入相场法构建了弹塑性相场模型，并利用其模拟板条马氏体微观组织演化，对比试验结果和模拟结果实现定量模拟，从理论角度揭示板条马氏体层状结构形成机理。
关键词 板条马氏体 微观组织演化 相场模拟
毕业设计说明书（毕业论文）外文摘要
Title The simulation of lath martensite microsturcture evolution by phase-field method
Abstract
Lath martensite exhibits excellent mechanical properties due to its special microstructure. It is one of the most important constituent in new types of high-strength steels. It is well known that material property is largely determined by its microstructure, so the studies about material microstructure evolution is important for understanding and predicting material properties.
In this thesis ,we proposed a two types of slip deformation (TTSD) model on basis of the crystallographic model. Dislocation slip mechanism is introduced to the process of lath martensite deformation to realize the martensitic transformation. Phase-field method is widely used as a mesoscopic model to simulate grain growth and microstructure evolution. One basis of the physical model, an elasto-plastic phase-field model was constructed to simulate the microstructure evolution of lath martensite. And then the result is used to compare with the realistic experimental results to reveal the formation mechanism of lath martensite.
Keywords lath martensite microstructure evolution phase-field method
目 次
1 引言（或绪论） 1
2 板条马氏体相变晶体模型 6
2.1板条马氏体的晶体学模型（双切变模型）6
2.2点阵畸变 6
2.3 塑性形变8
3 弹塑性相场模型 10
3.1 弹塑性相场模型10
3.2 能量12
3.3 板条马氏体相变的动力学方程14
4 模拟结果与讨论15
4.1 数值模拟15
4.2 结果与讨论16
结论 24
致谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1 马氏体相变简介
1.1.1 板条马氏体：
马氏体是指原子经无扩散切变的不变平面应变的晶格改组，得到与母相具有严格晶体学关系和惯习面的，同时含有高密度位错、层错或孪晶等晶体缺陷的组织。根据形态可以分为板条马氏体、蝶状马氏体、针片状马氏体、薄板状马氏体。这些形貌的形成是由合金化学成分和相变温度决定的。而不同的马氏体形貌的特征由马氏体相变引起的弹性应变能的释放过程决定的。其中，含碳量低（低于0.1%）的奥氏体形成板条马氏体。板条马氏体体内含有大量位错，这是板条马氏体的突出特点。这些位错分布不均匀，形成胞状亚结构，称为位错胞。因此，板条马氏体又称位错马氏体[6]。
1.1.2 板条马氏体的应用
现实生活中已经实现了马氏体的大规模应用。其中典型的就有低碳马氏体。低碳马氏体钢具有相当高的强度，良好的塑性和韧性，良好的冷加工性，可焊性和热处理形变小等优点，在现实中有很好的应用。由于低碳钢的淬透性很差，所以运用低碳合金钢必须经过淬火加工工艺。其最主要原因为存在的残余奥氏体，残余奥氏体的存在，使裂纹扩张阻力加大，降低了淬透性。由于低碳淬火钢(含低碳马氏体组织）具有良好的力学性能和加工性，值得在工业上继续推广应用[18]。