模型化与仿真基础：热加工及改性过程组织演变相场模型与仿真

本书建立了热加工与改性过程组织演变相场模型与仿真方法，构建了金属热成形和热处理过程微观组织演变相场模型，实现了超高强度钢热成形过程晶粒演变相场模拟、超高强度钢淬火保温过程晶粒演变相场模拟、沉淀硬化钢循环相变与快速加热再结晶相场模拟、时效和渗碳过程析出相演变相场模拟、低体积分数相析出过程相场模拟、氮碳共渗过程氮化物析出相场模拟，模拟结果与实验结果相吻合，为 装备关键构件热加工及改性过程组织结构 调控与智能制造奠定了基础。 本书可作为普通高等学校材料科学与工程专业高年级本科生及研究生模拟仿真相关课程辅助教材和科研参考书，也可作为相关领域科技工作者的参考书。

第1章 绪论
1.1 相场方法的沿革
1.2 朗道理论和金兹堡—朗道理论
本章参考文献
第2章 金属热成形和热处理过程微观组织演变相场模型
2.1 相场理论及物理模型
2.2 相场数学模型
2.3 再结晶晶粒演变相场模型的建立
2.4 时效析出相演变相场模型的建立
2.5 热扩渗析出相演变相场模型的建立
2.6 本章小结
本章参考文献
第3章 超高强度钢热成形过程晶粒演变相场模拟
3.1 实验材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验方法
3.1.3 晶粒演变模拟方法及关键技术
3.2 热挤压过程晶粒演变相场模型
3.2.1 相场理论与物理模型
3.2.2 热挤压过程晶粒演变数学模型的建立
3.2.3 相场参数与变形参数之间关系模型的建立
3.3 Aermet100钢热挤压变形晶粒演变模拟
3.3.1 数值模拟输入参数与计算条件
3.3.2 晶粒演变模拟结果及讨论
3.4 Aermet100钢模锻成形过程晶粒演变数值模拟
3.4.1 模拟对象点的选择与宏观数据输入
3.4.2 模拟结果及讨论
3.5 本章小结
本章参考文献
第4章 超高强度钢淬火保温过程晶粒演变相场模拟
4.1 等温过程晶粒演变数值模拟基本假设
4.2 Aermet100钢淬火保温过程晶粒生长数值模拟及讨论
4.2.1 晶粒生长模拟及实验验证
4.2.2 空间矢量取向数对模拟结果的影响
4.2.3 再结晶激活能的计算
4.3 本章小结
本章参考文献
第5章 沉淀硬化钢循环相变与快速加热再结晶相场模拟
5.1 循环相变再结晶相场模型
5.1.1 再结晶与原始晶粒共存体系
5.1.2 循环相变再结晶晶粒演变数学模型
5.1.3 温度对再结晶体积分数的影响
5.1.4 梯度能系数对平均晶粒尺寸的影响
5.2 17-4PH钢固溶和循环相变晶粒观察与相场模拟
5.2.1 固溶和循环相变晶粒观察
5.2.2 固溶和循环相变晶粒演变模拟
5.3 17-4PH钢激光加热表层晶粒观察与相场模拟
5.3.1 激光加热表层晶粒观察
5.3.2 激光表层晶粒演变模拟
5.4 本章小结
第6章 时效和渗碳过程析出相演变相场模拟
6.1 二元合金时效析出相演变相场模拟
6.1.1 相场模拟基本假设
6.1.2 时效过程相场模拟方法及参数确定
6.1.3 时效过程相场模拟结果及讨论
6.2 高碳势渗碳过程碳化物析出相场模拟
6.2.1 相场模拟基本假设及参数确定
6.2.2 有无稀土添加渗碳层组织观察
6.2.3 渗碳过程相场模拟结果及讨论
6.3 本章小结
本章参考文献
第7章 低体积分数相析出过程相场模拟
7.1 低体积分数相析出过程物理模型
7.2 低溶质浓度自由能函数构建
7.2.1 体系总自由能泛函
7.2.2 局域自由能分布拐点区间的展宽
7.2.3 含有晶界的局域自由能模型
7.3 低溶质浓度相析出过程相场方程的导出
7.4 低体积分数相析出过程的相场模拟
7.4.1 第二相沿晶界析出生长过程模拟
7.4.2 晶粒演变空间矢量平方和的幂指数对析出过程的影响
7.4.3 梯度能系数对析出相尺寸及分布的影响
7.5 本章小结
本章参考文献
第8章 氮碳共渗过程氮化物析出相场模拟
8.1 浓度梯度场下析出相演变相场模型
8.1.1 含有析出相的两相混合体系物理描述
8.1.2 相析出驱动力
8.1.3 浓度梯度场下析出相演变方程的导出及其解
8.2 等离子体稀土氮碳共渗层中γ'相分布观察与相场模拟
8.2.1 氮碳共渗层中γ'相分布观察
8.2.2 氮碳共渗层中平行共渗表面γ'相析出过程相场模拟
8.2.3 沿共渗层γ'相析出过程相场模拟
8.3 本章小结
本章参考文献