Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата
фізико-математичних наук. Київ, Національна академія наук України,
Iнститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова, 2006. — 9 с.
Специальность 01.04.13 – фізика металів.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, академік НАН
України Iвасишин О.М.
Метою роботи є розробка методів комп’ютерного моделювання
рекристалізації та росту кристалічного зерна і дослідження цими
методами особливостей цих процесів в деяких промислово важливих
сплавах на основі титану і заліза.
Наукова новизна одержаних результатів. Наукова новизна роботи
визначається наступними результатами:
Створено і апробовано тривимірну, фізично обґрунтовану і статистично достовірну модель, в якій моделювання рекристалізації та росту зерна поєднано в рамках єдиного наближення Монте-Карло. Модель дозволяє досліджувати еволюцію мікроструктури і текстури, проводити їх статистичний аналіз на будь-якому етапі структурних перетворень і отримувати кінетичні залежності параметрів, які описують полікристалічний стан металічних матеріалів.
Запропоновано ряд модифікацій стандартної моделі Монте-Карло, які дозволяють суттєво збільшити швидкість і покращити якість розрахунків. Найбільш суттєвими з них є модифікація обробки елементів, які знаходяться на стиках декількох зерен, що дозволяє правильно відтворювати кінетику руху потрійних ліній, і введення в модель спеціальної функції фактору форми, що коригує імовірність елементарної події (зміни орієнтації елементу модельного об’єму), і, таким чином, зменшує імовірність фізично необґрунтованого спотворення фронту рекристалізації.
Показано, що текстурний стан полікристалічного матеріалу може мати визначальний вплив на кінетику росту зерен, а періодичні варіації швидкості збільшення середнього розміру зерна пов’язані з періодичним перерозподілом об’ємної долі різних текстурних компонент.
Доведено, що наявність спеціальних границь зерен з геометрією близькою до ґраток співпадаючих вузлів (ҐСВ), і властивостями (енергією та рухливістю) відмінними від властивостей загальних висококутових границь змінює кінетику рекристалізації і наступного росту зерна таким чином, що швидкість рекристалізації і середній розмір зерна в момент завершення рекристалізації збільшуються, а швидкість їх росту після завершення рекристалізації зменшується.
Показано, що кінетика росту окремих зерен характеризується періодами прискорення та вповільнення. Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що їх використання дозволить зменшити вартість та підвищити ефективність експериментальних досліджень необхідних для оптимізації термомеханічної обробки металічних матеріалів. Більш того, за допомогою розробленої моделі можливе детальне вивчення проміжних етапів еволюції мікроструктури та текстури полікристалічних матеріалів, експериментальне дослідження яких ускладнене або неможливе (наприклад, під час швидкісної термообробки).
Створено і апробовано тривимірну, фізично обґрунтовану і статистично достовірну модель, в якій моделювання рекристалізації та росту зерна поєднано в рамках єдиного наближення Монте-Карло. Модель дозволяє досліджувати еволюцію мікроструктури і текстури, проводити їх статистичний аналіз на будь-якому етапі структурних перетворень і отримувати кінетичні залежності параметрів, які описують полікристалічний стан металічних матеріалів.
Запропоновано ряд модифікацій стандартної моделі Монте-Карло, які дозволяють суттєво збільшити швидкість і покращити якість розрахунків. Найбільш суттєвими з них є модифікація обробки елементів, які знаходяться на стиках декількох зерен, що дозволяє правильно відтворювати кінетику руху потрійних ліній, і введення в модель спеціальної функції фактору форми, що коригує імовірність елементарної події (зміни орієнтації елементу модельного об’єму), і, таким чином, зменшує імовірність фізично необґрунтованого спотворення фронту рекристалізації.
Показано, що текстурний стан полікристалічного матеріалу може мати визначальний вплив на кінетику росту зерен, а періодичні варіації швидкості збільшення середнього розміру зерна пов’язані з періодичним перерозподілом об’ємної долі різних текстурних компонент.
Доведено, що наявність спеціальних границь зерен з геометрією близькою до ґраток співпадаючих вузлів (ҐСВ), і властивостями (енергією та рухливістю) відмінними від властивостей загальних висококутових границь змінює кінетику рекристалізації і наступного росту зерна таким чином, що швидкість рекристалізації і середній розмір зерна в момент завершення рекристалізації збільшуються, а швидкість їх росту після завершення рекристалізації зменшується.
Показано, що кінетика росту окремих зерен характеризується періодами прискорення та вповільнення. Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що їх використання дозволить зменшити вартість та підвищити ефективність експериментальних досліджень необхідних для оптимізації термомеханічної обробки металічних матеріалів. Більш того, за допомогою розробленої моделі можливе детальне вивчення проміжних етапів еволюції мікроструктури та текстури полікристалічних матеріалів, експериментальне дослідження яких ускладнене або неможливе (наприклад, під час швидкісної термообробки).