相場法模擬Ni-Al-Cr合金時效時γ’相形貌的演化過程.pdf

1、沉淀強化是Ni基高溫合金的主要強化方式，而γ'沉淀相是重要的強化相。根據(jù)沉淀強化基本理論，組織結(jié)構(gòu)特征如第二相粒子尺寸、數(shù)量、分布是影響強化效應(yīng)的重要因素。對Ni-Al-Cr三元合金時效過程中γ'沉淀相微觀組織形貌以及沉淀動力學的研究將有助于深入理解具有更復(fù)雜成分的高溫合金強化機制，并為高溫合金時效熱處理以及提升高溫合金性能提供指導(dǎo)。
　　本文建立了耦合CALPHAD方法的三元相場模型，同時通過耦合經(jīng)典形核理論定量模擬了Ni-5.

2、2Al-14.2Cr at.％合金在873K的等溫時效過程。通過耦合彈性應(yīng)變能，本文對不同彈性能下的Ni-Al-Cr合金體系進行相場模擬。在此基礎(chǔ)上，通過改變合金成分，對不同平衡態(tài)沉淀相體積分數(shù)的Ni-Al-Cr合金體系進行了模擬。
　　本文研究了Ni-5.2Al-14.2Cr at.％合金873K時效過程沉淀相形貌的演化過程并定量分析了沉淀動力學。模擬結(jié)果顯示，γ'沉淀相粒子在整個時效過程中保持球形，隨機分布在基體上，早期存在少

3、量粒子融合產(chǎn)生的頸縮形貌。與只存在一種有序相變體的合金體系模擬結(jié)果對比顯示，γ'沉淀相反相疇界的存在會阻礙早期粒子間的融合。60h的時效沉淀過程可以根據(jù)主導(dǎo)機制分為四個階段:形核階段，過渡階段，準粗化階段，純粗化階段。進一步將模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比顯示，相場模擬基本再現(xiàn)了實驗中觀察到的形核、生長、粗化過程，同時沉淀動力學也與實驗基本一致。
　　通過耦合彈性能，本文研究了彈性能對沉淀相形貌的影響。模擬結(jié)果顯示，彈性應(yīng)變能對沉淀相粒子

4、形貌有明顯影響:彈性能的存在會使得沉淀相粒子逐漸由圓形轉(zhuǎn)變?yōu)榉叫位蜷L方形;同時彈性能會使得粒子沿著兩個彈性軟方向?qū)R，最終形成實驗觀察到的不連續(xù)筏狀形貌。
　　通過改變彈性能的大小，本文研究了彈性應(yīng)變能對Ni-Al-Cr合金沉淀動力學的影響。模擬結(jié)果顯示彈性能的存在會使得沉淀過程產(chǎn)生分段現(xiàn)象，第一段的沉淀動力學基本滿足Ostwald粗化理論的立方定律，第二階段的沉淀動力學則會發(fā)生偏離立方定律，彈性能的存在會減緩這一階段的粗化過程。