鎳基合金沉淀過程的含畸變能微觀相場(chǎng)模擬.pdf

1、基于微觀彈性理論和微觀相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型，開發(fā)出了包含彈性畸變能的微觀相場(chǎng)軟件，可用于鎳基模型合金、二元和三元鎳基合金原子層面沉淀全過程的模擬，比忽略畸變能的微觀相場(chǎng)方法更接近真實(shí)。 通過對(duì)鎳基模型合金的研究發(fā)現(xiàn)：畸變能為零時(shí)，粗化過程遵循LSW粗化機(jī)制；畸變能較大時(shí)，粗化過程遵循沿彈性“軟”方向長(zhǎng)大和粗化的位向控制機(jī)制；中等畸變能時(shí)，粗化過程遵循以顆粒尺寸大小和位向共同決定的混合粗化機(jī)制。 針對(duì)鎳基模型合金、二元Ni-Al

2、合金、三元Ni-Cr-Al合金早期沉淀過程的研究發(fā)現(xiàn)，在相同的時(shí)間步長(zhǎng)，彈性畸變能越大，沉淀相內(nèi)的濃度分布起伏越小，達(dá)到平衡時(shí)濃度曲線的凸起部分越窄，曲線分布更加彌散，說明彈性畸變能越大，對(duì)沉淀相析出和長(zhǎng)大的阻礙作用越明顯。 考慮彈性畸變能的高濃度Ni-Al合金，其沉淀過程中存在有明顯的等成分有序化階段，而忽略彈性畸變能的合金沉淀機(jī)制沒有等成分有序化階段。考慮畸變能后其γ′相沉淀機(jī)制為等成分有序化+失穩(wěn)分解。 模擬結(jié)果顯

3、示：不同濃度Ni-Al合金沉淀后期，γ′相之間通過聚集存在不同的聚集模式。低濃度合金沉淀后期，γ′相之間彼此之間互相獨(dú)立；中間濃度合金沉淀后期，γ′相之間通過聚集形成四種類型的“分裂”模式：L-狀，雙透鏡狀，三重組結(jié)構(gòu)和四重組結(jié)構(gòu)；高濃度合金沉淀后期，γ′相之間的聚集模式主要以雙透鏡狀為主。 二元Ni-Al合金在較小的體積分?jǐn)?shù)下，粗化速率常數(shù)隨體積分?jǐn)?shù)的增大而減??；中等體積分?jǐn)?shù)下，粗化速率常數(shù)隨體積分?jǐn)?shù)的變化不明顯；較大體積分?jǐn)?shù)

4、下，粗化速率常數(shù)隨體積分?jǐn)?shù)的增大而增大。 研究發(fā)現(xiàn)畸變能對(duì)三元Ni-Cr-A1合金中共格的Ll<,2>相和DO<,22>相的析出動(dòng)力學(xué)影響相似。低鋁濃度合金的DO<,22>相的粗化速率時(shí)間指數(shù)大于Ll<,2>相的，高鋁濃度合金反之，中間鋁濃度合金，DO<,22>相合Ll<,2>相析出粗化速率時(shí)間指數(shù)接近。 隨著Al濃度的增大，Ni-Cr-Al合金沉淀過程中Ll<,2>相的析出越來越容易，其沉淀機(jī)制也由非經(jīng)典形核長(zhǎng)大機(jī)制過