计算机在材料科学中的应用 第六章 材料科学与行为工艺的计算机模拟课件

1、第六章 材料科学与行为工艺的计算机模拟TTT和CCT曲线TTT：Time Temperature Transformation给出的是钢在快速冷却至不同温度下等温停留过程中的组织转变情况，可以清楚地显示不同温度下的转变特征。CCT：Continuous Cooling Transformation给出的是钢在不同冷却速度下的连续冷却过程的组织转变情况20世纪70年代初，计算机模拟技术的开展使材料的组织转变数值模拟提到日程上来，TTT曲线和CCT曲线为组织转变提供了两种不同的模拟途径。CCT曲线首先被选作模拟组织转变的依据。在20世纪70年代末，运用Scheil叠加法则成功地解决了以TTT曲线为

2、依据的模拟，此后TTT曲线在材料组织模拟中迅速得到推广。材料与冶金学院 计算机在材料科学中的应用采用连续冷却转变CCT曲线材料与冶金学院 计算机在材料科学中的应用采用等温转变TTT曲线材料与冶金学院 计算机在材料科学中的应用模拟程序设计材料与冶金学院 计算机在材料科学中的应用相图计算的过程和特点相图是描述相平衡系统的重要几何图形。通过相图可以获得某些热力学资料由热力学数据建立一定的模型也可以计算和绘制相图、人类测定相图的历史巳有百余年，经测定并已经审定历汇编的二元系相图有4000余幅。目前，在已审定的二元系相图中，有相当一部分未完全测定或不够精确，这些相图还需要进一步校核。对三元系相图的测定，

3、由于工作量非常巨太，主要还只是测定了一些相图的恒温截面有的甚至还是局部成分范围的恒温截面。在实际物质转变过程中，有些相是依其亚稳定状态存在或依亚稳定状态转变的，测定这类相图更加困难通过计算可以确定亚稳定状态，所以，随着计算机技术的发展，计算相图得到了迅速的发展，在进行相图数值计算时，为了通过计算得到合乎实际相图的描述，需要写出该系统的吉布斯函数（G）解析表达式。这些函数的解析表达式以备种不同的模型为基础，其中包括理想溶液模型、规则溶液模型亚规则溶液模型、亚晶格模型、中心原子模型和集团变分模型等。材料与冶金学院 计算机在材料科学中的应用相图计算材料与冶金学院 计算机在材料科学中的应用用Therm

4、al Calc系统计算相图举例材料与冶金学院 计算机在材料科学中的应用材料的组成和结构与计算机模拟现今材料的组成和结构表征研究主要采用各种大型分析设备进行；例如扫描电镜（SEM）。透射电镜（TEM）、分析电镜（AEM）。扫描探针显微镜（SPM）等，各种谱仪利各种衍射仪。这些大型分析设备几乎无一例外地是在计算机的控制之下完成分析工作的，通常这些分析设备提供有不同的、功能强大的分析模拟软件以及相应的数据库，这些分析模拟软件大大减轻了在材料组成和结构分析时数据处理的工作量。材料与冶金学院 计算机在材料科学中的应用计算机工艺模拟发展特点计算机工艺模拟在过去10年间己取得了很大进展。随着工艺模拟在生产中的广泛应用，工艺设计的思路也将会转变：首先从建立工艺概念入手，进行工艺分析然后进行数值模拟和物理模拟，最后产生新工艺。可见。未来的模拟研究将体现以下特点：具有集成性和不可替代性。工艺模拟式目前大型轧钢件组织演变历程观察的良好方法，甚至是唯一方法。数学模型体现权威性。算法逐步优化，软件数量将逐步增加，软件的销售限量将上升很快。模拟研究将会促进多学科合作，如数学、计算科学和材料力学等的合作。并行计算