微觀組織模擬的案例
精沖鋼微觀組織對其力學(xué)性能和精沖性能影響的多尺度模擬研究
為了研究精沖鋼不同微觀組織對精密沖裁工藝的適應(yīng)性，分別建立基于材料組織的微觀代表性體積單元（RVE）模型和基于子模型法的RVE——宏觀有限元耦合多尺度模型，研究了球化退火后材料基體中滲碳體顆粒不同直徑、體積分?jǐn)?shù)以及碳化物帶分布特征對拉伸、剪切力學(xué)性能和精沖性能的影響。
精密沖裁工藝是在很小的凸凹模間隙下，利用精沖凸凹模、反頂凸模及V形齒圈的共同作用使沖裁變形區(qū)處于較高的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，材料延遲斷裂的時間顯著延長，進(jìn)而獲得高質(zhì)量沖裁斷面。與傳統(tǒng)板料沖裁方法相比，精沖工藝條件更為嚴(yán)苛，對所用板材的要求也更高。目前，最常用的精沖材料是精沖用低碳鋼板，通常經(jīng)歷熱軋、冷軋、退火處理等工序得到。
代表性體積單元（RVE)常被用于模擬研究具有多相微觀組織的材料性能，如材料的流動應(yīng)力曲線、損傷和斷裂特性等力學(xué)性能。將RVE模型作為子模型，并結(jié)合宏觀有限元模擬得到的某單元位移場變化，構(gòu)建宏觀—微觀模型，可實現(xiàn)對復(fù)雜成形工藝關(guān)鍵位置處不同微觀組織變形行為的模擬。
本文通過數(shù)值模擬研究了精沖鋼不同的微觀組織對其力學(xué)性能和精沖性能的影響。首先，針對球化退火后的滲碳體顆粒直徑、體積分?jǐn)?shù)、分布狀態(tài)以及未退火的珠光體組織，分別建立了不同的RVE模型；其次，對不同微觀組織模型施加拉伸、剪切邊界條件進(jìn)行數(shù)值模擬研究；再次，基于子模型法，在精沖試驗宏觀有限元模型中提取剪切變形區(qū)中心位置單元的位移歷史作為RVE模型的邊界條件，構(gòu)建宏觀—微觀模型以探究不同微觀組織對精沖性能的影響；最后，通過對比分析模擬所得的子模型單元失效情況與實際精沖試樣的掃描電鏡（SEM)觀察結(jié)果，驗證模擬的準(zhǔn)確性。
精沖鋼的微觀組織
精沖工藝相同時，精沖材料的性能很大程度上決定了精沖質(zhì)量。如前所述，精沖用低碳鋼板因原材料、軋制工藝、退火工藝等的差異，導(dǎo)致材料的微觀組織及性能也會存在差異。
展開 微觀組織仿真實例分析
鐓粗實驗，然后對其進(jìn)行微觀組織仿真，無需大家進(jìn)行二次開發(fā)，便可進(jìn)行簡單的微觀組織仿真，前提條件是你有相關(guān)的材料參數(shù)哦！直接上文件，大家下載后查看。有問題跟帖，大家一起討論。
微觀組織.rar
看DEFORM在高溫合金微觀組織計算中的應(yīng)用
DEFORM 不同于一般的有限元程序，是專為金屬成形而設(shè)計、為工藝設(shè)計師量身定做的軟件，可以用于模擬零件制造的全過程，從成形、熱處理到機(jī)加工，幫助設(shè)計人員在制造周期的早期能夠檢查、了解和修正潛在的問題或缺陷。本文為大家介紹DEFORM高溫合金微觀組織計算應(yīng)用。
IN-625是一種常用于航天、航海和能源行業(yè)的高溫鎳基合金，主要用于高腐蝕、高溫和高強(qiáng)度環(huán)境下。高溫下的強(qiáng)度必然導(dǎo)致極大的鍛造載荷，因此在生產(chǎn)少量鍛件以后，模具經(jīng)常發(fā)生失效。
細(xì)化晶粒是IN-625合金的強(qiáng)化機(jī)制，如下圖所示。細(xì)晶粒的鍛件相比粗晶粒鍛件具有更高的屈服和抗拉強(qiáng)度值。另外，在高溫下單個晶粒生長迅速，因此為了滿足機(jī)械性能要求，將使用較低的鍛造溫度。
隨著溫度的降低，IN-625合金變形需要的流動應(yīng)力迅速增加。相反的，在較高溫度下鍛造高溫合金充滿模具型腔過程具有低的流動應(yīng)力，需要鍛造載荷也較低。高溫鍛造減少了模具中的應(yīng)力，從而增加了模具壽命。因此，從模具的角度來看，較高的鍛造溫度是優(yōu)選的。
不幸的是，這些相互競爭的過程正朝著相反的方向發(fā)展。鍛造溫度越低，晶粒越細(xì)，強(qiáng)度性能越好。而較高的鍛造溫度又能提高模具壽命。
合金的鍛造過程是通過動態(tài)、亞動態(tài)和靜態(tài)再結(jié)晶來細(xì)化晶粒尺寸。沒有簡單的設(shè)計方法可以確保鍛件在不損壞模具的情況下滿足機(jī)械性能要求。
在DEFORM模擬中，JMAK模型提供了鍛件晶粒尺寸的實際估計。DEFORM模擬還允許借助模具應(yīng)力分析來預(yù)測模具失效的可能性。
展開 鈦及鈦合金金相制備及微觀組織欣賞
圖1 a)Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (977°C, 風(fēng)冷, 593°C - 8h, 空冷, 500x)的微觀組織；和，b) CP Ti (ASTMF67, 2級, 1040°C 退火)表明一種轉(zhuǎn)變不完全的結(jié)構(gòu)，用三步流程，未用侵蝕拋光(0.5% HF 刻蝕).
圖2 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo樣品第二步后的表面劃痕，用 a) ULTRA-PAD, b) ULTRA-POL, 和 c) TEXMET 1000 拋光片 (200x).
圖3 用3步流程拋光的例子，不用侵蝕性拋光液，(在第3步用一種MICROCLOTH SUPREME拋光布)拋光，a)軋制 Ti-8Al-1Mo-1V (500x); 以及, b) CP Ti, ASTMF67, 2級, 1040°C 退火 (200x) 展示較好的結(jié)果 (0.5% HF etch).
圖4 用3步拋光流程拋光的例子，不用侵蝕性拋光劑，第3步用MICROCLOTH SUPREME，拋光，a) 軋制 Ti-8Al-1Mo-1V(500x), b) 退火Ti-5Al-2.5Sn(200x); 以及, c) 退火 CP Ti (ASTMF67, Grade 2, 200x), 用Kroll試劑刻蝕，α相顯示較差的結(jié)果在b) 和 c)。
圖5 在第3步中向二氧化硅中添加侵蝕性拋光劑(用 a MICROCLOTH 拋光墊)獲得非常良好的結(jié)果，(在第2步中用 ULTRA-POL掃光墊) a) 熱處理 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (500x); 以及, b) CP Ti (ASTMF67, 4級, 704°C 退火, 200x),兩者都用Kroll試劑刻蝕.
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球墨鑄鐵件表面球化衰退的微觀組織特征及防止措施
很多文獻(xiàn)認(rèn)為球鐵件表面微觀組織球化衰退成片狀石墨或蠕蟲狀石墨主要是由于苯磺酸受熱氣化進(jìn)入熔融金屬表面消耗表面層內(nèi)殘留有效Mg引起的，但均沒有明確說明Mg的存在形式，有待于深入研究。本文的目的是對苯磺酸硬化呋喃樹脂砂生產(chǎn)的球墨鑄鐵件表面球化衰退的微觀組織特征及防止措施進(jìn)行研究，并對球墨鑄鐵件表面球化衰退層微觀組織中的第二相粒子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，給出切實可行的表面球化衰退的防止措施。
1、試樣方法
選用車間生產(chǎn)橋殼及減速器殼球鐵鑄件用牌號QT450-10，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為：3.7%-3.9%C、2.6%-2.9%Si、0.2-0.35%Mn、0.1-0.2%Cu、≤0.06%P、≤0.02%S、0.04%-0.06%Mg、0.025%-0.04%RE。試驗合金用中頻感應(yīng)電爐熔煉，出爐溫度為1480-1520℃，澆注溫度為1360-1420℃。
呋喃樹脂砂的粘結(jié)劑用呋喃樹脂，固化劑用對甲苯磺酸，原砂及再生砂采用不同比例。
試驗金相試樣切成10mm×10mm×20mm，通過光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、電子探針（EPMA）及透射（TEM）等對試樣表面的顯微組織、成分分布進(jìn)行分析。
車間正常生產(chǎn)工藝生產(chǎn)試樣及粘土砂型生產(chǎn)試樣的微觀組織如圖1及圖2。圖1是采用車間正常生產(chǎn)工藝生產(chǎn)球鐵試樣表面球化衰退層微觀組織，圖2是使用粘土砂型生產(chǎn)的球鐵試樣表面球化層微觀組織。
2、實驗結(jié)果和討論
2.1表面球化衰退的微觀組織特征分析
a.表面球化衰退層微觀組織中的第二相粒子形成分析
圖3是表面球化衰退層片狀石墨區(qū)背散射，從圖3中可以清楚看到球化衰退層內(nèi)有很多球狀粒子存在，粒子尺寸在1-5μm的范圍內(nèi)，能譜分析認(rèn)為這些粒子可能是Mg與S或O形成的。
展開 球墨鑄鐵件表面球化衰退的微觀組織特征分析及防止措施
圖1是采用車間正常生產(chǎn)工藝生產(chǎn)球鐵試樣表面球化衰退層微觀組織，圖2是使用粘土砂型生產(chǎn)的球鐵試樣表面球化層微觀組織。
2、實驗結(jié)果和討論
2.1表面球化衰退的微觀組織特征分析
a.表面球化衰退層微觀組織中的第二相粒子形成分析
圖3是表面球化衰退層片狀石墨區(qū)背散射，從圖3中可以清楚看到球化衰退層內(nèi)有很多球狀粒子存在，粒子尺寸在1-5μm的范圍內(nèi)，能譜分析認(rèn)為這些粒子可能是Mg與S或O形成的。
基于前期的研究，苯磺酸受熱氣化進(jìn)入熔融金屬表面消耗表面層內(nèi)殘留有效Mg引起球鐵件表面球化衰退，消耗的殘留有效Mg可能與S或O形成了第二相粒子，并且第二相粒子存在于表面球化衰退層微觀組織中（如圖3所示）。
b.表面球化衰退層微觀組織中的第二相粒子結(jié)構(gòu)特征分析
圖4是第二相粒子TEM形貌圖片，從圖中可以清晰看出第二相粒子呈近球形八面體形貌。
圖5是第二相粒子TEM衍射圖譜，經(jīng)過標(biāo)定，該第二相粒子為FCC結(jié)構(gòu)，a≈5.18A。對比標(biāo)準(zhǔn)的MgS、MgO、MnS、MnO單胞參數(shù)，并且結(jié)合能譜的結(jié)果，可知第二相為MgS或(Mg，Mn)xSy粒子。
展開 攪拌摩擦焊原理：應(yīng)用案例、常見缺陷及控制措施、微觀組織......
攪拌摩擦焊焊接過程示意
攪拌摩擦焊接頭微觀組織
基于焊縫組織晶粒和析出強(qiáng)化相的微觀結(jié)構(gòu)特點，可以把攪拌摩擦焊焊縫分為4個明顯的區(qū)域：焊核區(qū)(Stirred或Nugget Zone)、熱力影響區(qū)(Thermo-Mechanically Affected Zone，TMAZ)、熱影響區(qū)(Heat-Affected Zone，HAZ)以及母材(Base或Parent material)。
焊核區(qū)材料經(jīng)受的嚴(yán)重變形和摩擦熱，由晶粒尺寸為1-15μm不等的細(xì)小等軸再結(jié)晶組織組成。再結(jié)晶組織的內(nèi)部為低密度的位錯，但也有發(fā)現(xiàn)再結(jié)晶組織的內(nèi)部卻有高密度的亞晶界、亞晶和位錯。在鋁合金和其他有些的合金中焊核區(qū)可以觀察到類似“洋蔥環(huán)”結(jié)構(gòu)。
在母材和焊核區(qū)之間是攪拌摩擦焊特有的熱力影響區(qū)。熱力影響區(qū)的特征是存在高度變形的結(jié)構(gòu)。焊核區(qū)周圍母材晶粒被拉長變形，盡管熱力影響區(qū)也經(jīng)歷了塑性變形，卻由于沒有足夠大的應(yīng)力，不發(fā)生再結(jié)晶。在熱力影響區(qū)也有強(qiáng)化相的溶解、粗化，這取決與熱力影響區(qū)經(jīng)歷的熱循環(huán)強(qiáng)度。熱力影響區(qū)晶粒通常由高密度的亞晶界組成。
熱影響區(qū)只受熱的影響，保持與母材相同晶粒結(jié)構(gòu)，但是受溫度的影響，晶粒的尺寸有明顯的長大和強(qiáng)化相的粗化，熱影響區(qū)所經(jīng)歷的溫度對其所包含的亞晶影響較小。
攪拌摩擦焊的優(yōu)缺點
由于攪拌摩擦焊過程中熱輸入相對于熔焊過程較小，接頭部位不存在金屬的熔化，是一種固態(tài)焊接過程，在合金中保持母材的冶金性能，可以焊接金屬基復(fù)合材料、快速凝固材料等采用熔焊會有不良反應(yīng)的材料。
其主要優(yōu)點如下:
(1)焊接接頭熱影響區(qū)顯微組織變化小.殘余應(yīng)力比較低，焊接工件不易變形。
(2)能一次完成較長焊縫、大截面、不同位置的焊接接頭高。
展開 預(yù)應(yīng)變對奧氏體不銹鋼焊接接頭微觀組織和氫脆的影響
預(yù)應(yīng)變使奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)變硬化的同時也會使其組織發(fā)生明顯改變，如亞穩(wěn)定奧氏體不銹鋼在塑性變形過程中會經(jīng)歷從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)棣痢漶R氏體的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變，這些組織改變將影響奧氏體不銹鋼的氫脆敏感性。焊接是奧氏體不銹鋼常用的連接手段，其過程中復(fù)雜的熱循環(huán)使焊接接頭組織和性能更為不均勻，因此，研究預(yù)應(yīng)變對奧氏體不銹鋼焊接接頭組織演變和氫脆失效機(jī)制的影響對理解奧氏體不銹鋼氫脆尤為重要。
【成果簡介】
近日，天津大學(xué)材料學(xué)院研究人員李曉剛、龔寶明（通訊作者）、鄧彩艷（通訊作者）和李一哲（通訊作者）在Corrosion Science發(fā)表題為名為“Effect of pre-strain on microstructure and hydrogen embrittlement of K-TIG welded austenitic stainless steel”的研究論文。研究人員將奧氏體不銹鋼焊接接頭分別進(jìn)行了不同程度預(yù)應(yīng)變后在相同條件下進(jìn)行預(yù)充氫來研究預(yù)應(yīng)變對接頭氫脆失效機(jī)制的影響。隨著預(yù)應(yīng)變水平的升高，接頭失效位置從焊縫轉(zhuǎn)移至母材，研究人員提出失效位置的轉(zhuǎn)變與焊縫、母材不同的應(yīng)力誘發(fā)α′馬氏體轉(zhuǎn)變傾向有關(guān)。低預(yù)應(yīng)變下，焊縫中預(yù)先存在較高的密度位錯，裂紋優(yōu)先在位錯塞積和氫集中的交互作用處萌生，最終接頭失效于焊縫；高預(yù)應(yīng)變下，母材中貧鎳帶發(fā)生嚴(yán)重的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體馬氏體轉(zhuǎn)變，馬-奧相界處提供了更多的氫和位錯的累積位置，裂紋優(yōu)先于此處產(chǎn)生，接頭氫脆失效位置轉(zhuǎn)移到母材。
展開 實驗論證：球墨鑄鐵件表面球化衰退的微觀組織特征及有效防止措施
圖1是采用車間正常生產(chǎn)工藝生產(chǎn)球鐵試樣表面球化衰退層微觀組織，圖2是使用粘土砂型生產(chǎn)的球鐵試樣表面球化層微觀組織。
2、實驗結(jié)果和討論
2.1表面球化衰退的微觀組織特征分析
a.表面球化衰退層微觀組織中的第二相粒子形成分析
圖3是表面球化衰退層片狀石墨區(qū)背散射，從圖3中可以清楚看到球化衰退層內(nèi)有很多球狀粒子存在，粒子尺寸在1-5μm的范圍內(nèi)，能譜分析認(rèn)為這些粒子可能是Mg與S或O形成的。
基于前期的研究，苯磺酸受熱氣化進(jìn)入熔融金屬表面消耗表面層內(nèi)殘留有效Mg引起球鐵件表面球化衰退，消耗的殘留有效Mg可能與S或O形成了第二相粒子，并且第二相粒子存在于表面球化衰退層微觀組織中（如圖3所示）。
b.表面球化衰退層微觀組織中的第二相粒子結(jié)構(gòu)特征分析
圖4是第二相粒子TEM形貌圖片，從圖中可以清晰看出第二相粒子呈近球形八面體形貌。
圖5是第二相粒子TEM衍射圖譜，經(jīng)過標(biāo)定，該第二相粒子為FCC結(jié)構(gòu)，a≈5.18A。對比標(biāo)準(zhǔn)的MgS、MgO、MnS、MnO單胞參數(shù)，并且結(jié)合能譜的結(jié)果，可知第二相為MgS或(Mg，Mn)xSy粒子。
展開 你真的得能講清楚什么是金屬材料的微觀組織結(jié)構(gòu)嗎？（ 金屬材料科學(xué)與技術(shù)）
1什么是微觀組織結(jié)構(gòu)(Microstructure) ？
當(dāng)我們描述金屬的結(jié)構(gòu)時，我們應(yīng)該區(qū)別其晶體結(jié)構(gòu)(Crystal Structure)和微觀組織結(jié)構(gòu)(Microstructure)。晶體結(jié)構(gòu)主要用來表示一個晶胞(Unite cell)內(nèi)原子的平均位置，它由晶格類型和原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)（例如，通過X射線衍射確定）確定。換句話說，晶體結(jié)構(gòu)主要用來在原子尺度描述材料的形貌。相比之下，微觀組織結(jié)構(gòu)是在微米—厘米尺度范圍內(nèi)描述材料的形貌特征。微觀組織結(jié)構(gòu)的一個合理的定義是：“材料內(nèi)部相(Phase)和缺陷(Defect)的排布。”
微觀組織結(jié)構(gòu)的觀察可以采用一系列的顯微鏡進(jìn)行。在不同尺度下觀察一個特定的材料的微觀組織結(jié)構(gòu)特征時通常會發(fā)現(xiàn)差異很大。基于這一原因，在描述材料的微觀結(jié)構(gòu)時，最重要的是首先確定觀察的尺度范圍。如果尺度范圍選擇不當(dāng)，就很難得到你想要的結(jié)果，也不利于你對材料某些特性的理解和分析。材料微觀組織結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和觀察是一門非常重要的知識，需要認(rèn)真理解和領(lǐng)會。
隕石的微觀組織結(jié)構(gòu)?
這里需要著重指出，材料的微觀組織結(jié)構(gòu)影響材料的物理特性和行為。我可以通過控制材料的微觀組織結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計材料性能的目的。天然礦物結(jié)構(gòu)可以提供其復(fù)雜的歷史信息。微觀組織結(jié)構(gòu)學(xué)是所有材料和礦物科學(xué)的組成部分。
2還能答出這些微觀組織結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題嗎 ？
知道“微觀組織結(jié)構(gòu)(Microstructure)”“相(Phase)”“組分(Component)”“缺陷(Defect)”的定義嗎？
鋼的微觀組織結(jié)構(gòu)
您知道如何觀察材料的微觀組織結(jié)構(gòu)嗎？光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)和成像原理？普通掃描電子顯微鏡放大倍數(shù)和成像原理？
展開 deform微觀模擬
請教deform后處理如何顯示如下所示的組織圖片？
微觀宏觀多尺度模擬
微觀宏觀多尺度模擬
穿孔
裂紋產(chǎn)生
裂紋擴(kuò)展
3D生物打印模擬血管組織
2018年8月28日，南極熊從外媒獲悉，布里格姆婦女醫(yī)院的研究人員開發(fā)了一種3D生物打印管狀結(jié)構(gòu)的方法，可以更好地模擬人體內(nèi)的天然血管和導(dǎo)管。 3D生物打印技術(shù)允許微調(diào)打印組織的特性，例如層數(shù)和運輸營養(yǎng)素的能力。 這些更復(fù)雜的組織為受損組織提供了潛在可行的替代品。
“體內(nèi)的血管不均勻，”該研究的資深作者，BWH醫(yī)學(xué)系的生物工程師Yu Shrike Zhang博士說。 “這種生物打印方法可以生成復(fù)雜的管狀結(jié)構(gòu)，模仿人體系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)，比以前的技術(shù)具有更高的保真度。”
為了制作生物3D打印機(jī)的“墨水”，研究人員將人體細(xì)胞與水凝膠混合，水凝膠是一種由親水聚合物組成的柔性結(jié)構(gòu)。然后，他們優(yōu)化了水凝膠的化學(xué)性質(zhì)，使人體細(xì)胞在整個混合物中增殖。
接下來，他們用這種生物墨水填充3D生物打印機(jī)的墨盒。他們還開發(fā)了一種定制噴嘴，可以連續(xù)打印最多三層的管狀結(jié)構(gòu)。研究人員解釋說：“這些可灌注的管狀結(jié)構(gòu)可以在生物打印管的長度上以規(guī)則的間隔從單層連續(xù)調(diào)整到三層。”
許多疾病損害管狀組織：動脈炎，動脈粥樣硬化和血栓形成損傷血管，而尿路上皮組織可能遭受炎性病變和有害的先天性異常。
研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以打印出模仿血管組織和尿路上皮組織的組織。他們將人尿路上皮和膀胱平滑肌細(xì)胞與水凝膠混合，形成尿路上皮組織。為了打印血管組織，他們使用人內(nèi)皮細(xì)胞，平滑肌細(xì)胞和水凝膠的混合物。
打印管具有不同的尺寸，厚度和性質(zhì)。 Zhang表示，生物打印組織的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性對其作為天然組織替代品的可行性至關(guān)重要。那是因為天然組織很復(fù)雜。例如，血管由多層組成，而多層又由各種細(xì)胞類型組成。
該團(tuán)隊計劃繼續(xù)進(jìn)行臨床前研究，以在測試安全性和有效性之前優(yōu)化生物墨水成分和3D打印參數(shù)。
“我們目前正在進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)和生物材料，”Zhang說。
展開 ABAQUS-CAE多孔材料微觀損傷仿真模擬
材料：泡沫金屬，多孔混凝土，普通混凝土
Python參數(shù)化建模設(shè)計，導(dǎo)入Excel數(shù)據(jù)建模，材料沖擊/壓縮損傷演化仿真
有相關(guān)問題可以加Q:2424712306交流，可提供相關(guān)指導(dǎo)
通過模擬分析揭示微觀尺度聲子對Si-Ge界面熱阻的影響
然而，由于復(fù)雜的物理性質(zhì)和微觀效應(yīng)，從原子尺度到微觀尺度的探究對界面熱運輸?shù)脑砣匀恢跎佟?隨著界面密度的增加，熱運輸不僅取決于材料本身的特性，還取決于熱界面的條件。在這些情況下，由熱界面引起的熱阻可能大于材料本身的熱阻，并在熱傳遞中起關(guān)鍵作用。但是，由于熱界面周圍的復(fù)雜性，如原子結(jié)構(gòu)不匹配，熱載體之間的相互作用等，更好地理解界面阻力仍然是最近研究工作的中心。
近年來，在界面熱輸運理論和模擬方面取得了許多進(jìn)展，主要集中在原子尺度上的界面散射。傳統(tǒng)的聲學(xué)失配模型(AMM)和擴(kuò)散失配模型( DMM)基于兩種組成材料的性質(zhì)來預(yù)測界面聲子散射，沒有考慮局部原子結(jié)構(gòu)和鍵合強(qiáng)度對界面熱輸運的影響，存在一定的缺陷。
近期新的模擬手段，例如原子格林函數(shù)(AGF)和分子動力學(xué)(MD)模擬，克服了這些缺點，已廣泛應(yīng)用于各種類型的界面。雖然這些MD和AGF在原子尺度上對界面聲子輸運的詳細(xì)機(jī)制的理解有了顯著的進(jìn)步，但是它們對模擬更小尺度上的能力有限，例如距離界面幾微米范圍內(nèi)的聲子-界面和聲子-聲子散射的聯(lián)合效應(yīng)。因此揭示微觀尺度上聲子-界面和聲子-聲子散射的復(fù)雜相互作用是非常重要的。
02
成果掠影
近期，美國匹茲堡大學(xué)Sangyeop Lee教授團(tuán)隊研究了硅鍺界面聲子-界面散射和硅鍺引線聲子-聲子散射對界面總熱阻的綜合影響。
利用動力學(xué)蒙特卡羅(MC)技術(shù)求解了半無限長Si和Ge引線界面上聲子輸運的穩(wěn)態(tài)Peerls - Boltzmann輸運方程。此外，該團(tuán)隊計算了聲子-聲子散射產(chǎn)生的局部熵，并定量分析了非平衡聲子在界面附近散射產(chǎn)生的熱阻。通過使用Peerls - Boltzmann輸運方程表明，非平衡聲子在Si-Ge界面附近的聲子-聲子散射產(chǎn)生的阻力遠(yuǎn)大于界面散射直接引起的阻力。
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