彈性畸變能對(duì)Ni75Al5V20沉淀過程的微觀相場(chǎng)研究.pdf

1、在高溫環(huán)境中鎳基合金被廣泛地應(yīng)用，其在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和航天先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)揮著很重要的作用。其中Ni-Al-V合金由于良好的高溫性能而備受關(guān)注，在其相變過程中的微觀組織演化規(guī)律一直受到廣泛的研究，但通過實(shí)驗(yàn)手段難以分析沉淀的整個(gè)過程。而計(jì)算機(jī)模擬具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是因?yàn)樗赏ㄟ^利用微觀相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型來解決合金沉淀過程中的高度非線性、非平衡狀態(tài)等問題，從而使得合金能夠從原子層次來對(duì)其沉淀過程中的瞬時(shí)形貌進(jìn)行觀察。由于彈性畸變能將影響到析出相

2、的形核長(zhǎng)大、組織形貌、原子擴(kuò)散及其占位幾率等。因此，在研究鎳基合金沉淀過程時(shí)，通過溫度與彈性畸變能的耦合進(jìn)行模擬更加具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文通過利用微觀相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型來對(duì)Ni75Al5V20合金進(jìn)行研究，依次研究了其在T=1250K時(shí)，由于彈性畸變能的改變對(duì)合金沉淀過程中原子占位形貌、原子占位幾率、平均序參數(shù)、體積分?jǐn)?shù)的影響，以及當(dāng)彈性畸變能存在時(shí)Ni75Al5V20合金相內(nèi)部、界面的擴(kuò)散情況。
　　通過對(duì)Ni75Al5V2

3、0合金在T=1250K時(shí)，對(duì)不同彈性畸變能下的沉淀過程進(jìn)行模擬分析，得出:不同彈性畸變能時(shí)，其沉淀過程的微觀組織演化過程都可大致分為4個(gè)階段，且沉淀相L12相的顏色變化為:淺藍(lán)色到黃色再變?yōu)闇\黃色，最后變?yōu)榍嗌?。隨著彈性畸變能的增大，該合金的孕育期縮短，L12相和DO22相從析出到粗化一直更加具有方向性，兩相更加細(xì)化且形狀也更加規(guī)則，最終形狀都為長(zhǎng)條塊狀;而且在沉淀過程的整個(gè)中，都是有利于L12相析出的，對(duì)DO22相的析出量影響不大。<

4、br>　　Ni原子是α1、α2位上的正位原子，V原子是β位上的正位原子。隨著彈性畸變能的增加，對(duì)各原子在α1位上的最終占位幾率影響并不大;促進(jìn)了α2位上正位原子的占位;在β位上，對(duì)Ni原子的最終占位幾變化影響不大，Al原子的最終占位幾率降低，V原子的最終占位幾率增大。而且隨著彈性畸變能的逐漸增大，平均成分序參數(shù)的平衡值降低，而平均長(zhǎng)程序參數(shù)平衡值是增大的。
　　當(dāng)彈性畸變能存在時(shí)，在早期沉淀析出的L12相中，V原子要遠(yuǎn)大于Al原子

5、的占位幾率，隨著沉淀的繼續(xù)進(jìn)行，Al原子的占位逐漸升高，V原子的占位逐漸降低，A當(dāng)達(dá)到各自的平衡狀態(tài)時(shí)，Al原子比V原子的占位幾率高，但V原子在L12相中也有一定的占位。
　　Ni75Al5V20合金在生成化學(xué)計(jì)量比的L12有序相時(shí)，Al原子由L12相邊界逐漸向其內(nèi)部擴(kuò)散，而V原子則由其內(nèi)部向邊界擴(kuò)散。各原子越靠近L12相的邊界擴(kuò)散速度越快，反之，反之則越慢。且早期沉淀出的L12相的顏色呈現(xiàn)為黃色，隨著時(shí)效的進(jìn)行，從相界面處到相內(nèi)