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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

目的： 材料成型过程中微观组织结构的研究是材料学的重点。实验法由于其条件的局限性，不能完完全全的展示材料成型过程中微观组织结构的变化，因此数值模拟计算就凸显了它的重要性。相场法是研究材料相变组织变化的重要方法，通过求解微分方程来体现材料的微观组织变化，有效克服了确定性法和随机性法的缺点。运用相场法建立相应的相场模型，通过调整参数来研究单相晶粒生长。通过调整参数（ki、时间步长t等），研究晶界能的变化，探究晶粒生长过程中的影响因素。

意义： 以前有关晶粒生长的研究主要聚焦于两个方面：理论和实验，但是随着21世纪中期计算机技术的迅猛发展，给材料科学工作者以全新的研究思路即借助计算机技术模拟材料微观组织结构演化过程。如今，计算机模拟成为了理论和实验外第三种研究晶粒生长的手段。计算机模拟既能够帮助我们熟悉材料微观组织结构的演化，还能够依托于预测结果探究生产工艺参数与微观组织的定量关系，从而可以设计最优的生产工艺流程。

国内外研究现状

80年代中期，lange等提出了相场理论，用弥散界面模型代替传统的尖锐界面来描述界面，这为材料微观组织的模拟带来了革命性的变革。此后，相场理论被广泛应用于材料微观组织的模拟与仿真。在晶粒长大过程模拟方面，自

2. 研究的基本内容

研究内容主要分为五个部分，分为5章：

第1章；绪论。介绍课题研究的背景及研究意义。

第2章；晶粒生长的理论及模拟。介绍晶粒形核、生长理论；介绍几种数值模拟方法:蒙特卡罗法、元胞自动机法及相场法（本文主要运用相场法研究晶粒生长过程）；简要概述国内外有关晶粒生长的研究现状。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：先对实验进行文献调研，再对与实验提出对应的相场法模型，进行模拟研究，进而出图分析。

进度安排：共分为三部分。前期主要是查阅文献，对论文的研究背景，内容有初步的了解。对单相晶粒生长的各个参数进行了解。中期主要是数值模拟研究，运用相场法对单相晶粒生长进行成像研究。后期时分析与讨论。对实验所得数据进行处理分析，并得出结论。

预期效果：预期完成对论文各部分的工作安排，实验完成后，对单相晶粒生长的相场法模拟有细致的了解，熟练模型程序，可对程序进行修改，完成不同情况下的模拟，能够用matlab等对数据进行处理分析。

4. 参考文献

[1] .许泉. 晶粒长大过程及其生长动力学的相场法研究[d].西北工业大学,2007.

[2] .贾北北. fe-c二元合金多次相变晶粒生长的多相场法模拟研究[d].兰州理工大学,2017.