[发明专利]钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法

权利要求书

1.一种钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，所述的可视化分析方法基于计算流体力学软件，包括以下步骤：

S1，模块选择：选择物理场接口以及研究状态；其中，所述物理场接口为反应工程模块和稀物质传递模块；

S2，构建模型：构建出1/4圆几何模型；

S3，材料属性设置：在所述物理场接口里设置材料属性；

S4，边界条件设置；

S5，网格构建：在网格选项卡里设置具体的网格要求，然后点击全部构建；

S6，瞬态或稳态设置：在研究选项卡里进行时间单位、时间步长及容差设置；

S7，求解：S6步骤设置完毕后，进行求解；

S8，后处理：S7步骤运行结束后，在结果选项卡里对结果进行分析，得到钛或钛合金粉末表面氧化层厚度及氧化层中氧原子质量相对于钛原子的质量百分数。

2.根据权利要求1所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，步骤S1中，研究状态设置为瞬态研究。

3.根据权利要求1所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，步骤S2中，圆的半径为10～75μm。

4.根据权利要求1所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，步骤S3中，稀物质传递模块的传递属性设置中，扩散系数D_TiO2点击用户定义，将数值设置为if(cTicTiO₂，1e^-20～1e^-18，1e^-22～1e^-20)；其它设置均为0。

5.根据权利要求1或4所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，步骤S3中，反应工程模块中输入反应式温度设置为293.15～1073.15K，初始值设置中O₂的浓度为0.01mol/m³，Ti的浓度为94200mol/m³，TiO₂的浓度为0.01mol/m³。

6.根据权利要求1所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，步骤S4中，边界条件中的钛或钛合金粉末表面设置为反应控制，钛或钛合金粉末氧化层设置为扩散控制；边界处的O₂浓度设置为90000mol/m³；边界条件设置为：使用通量边界条件，浓度控制，薄扩散阻隔层，层中的扩散系数与氧在TiO₂的扩散保持同一数量级；使用逻辑式定义薄扩散阻隔层的分布，当Ti的量减少为初始值的一半时，由基体中的扩散转为薄扩散阻隔层扩散。

7.根据权利要求1所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，步骤S5中，将钛或钛合金表面50nm厚度区域进行精准划分，每个网格精度为0.8～1nm，最大单元大小设置为1～1.1um，最小单元大小设置为0.0045～0.001um，最大单元增长率为1.2～1.3，曲率因子为0.25～0.3。

8.根据权利要求1所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，步骤S6中，时间单位设置为min，时间步长设置为range(0，0.1，0～1440)，容差设置为物理场控制。

9.根据权利要求1所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，所述的钛或钛合金粉末的粒径为10～150um。

10.根据权利要求1所述的钛或钛合金粉末表面氧化层形成过程的可视化分析方法，其特征在于，所述计算流体力学软件为COMSOL Multiphysics 5.6软件。