外应力下Fe-Cr合金相分离动力学的三维相场研究

发布时间：2024-06-05 00:47

　　铁素体-奥氏体不锈钢因其优异的力学性能和耐腐蚀性,是现代核电站结构部件的重要材料。在300-550oC范围内服役时,铁素体相会发生分解,析出富Cr的α’相,使得合金强度增加,而抗腐蚀性和韧性等性能恶化,从而影响合金的使用寿命和安全性。而应力会加速相分离,因此,研究应力条件下Fe?Cr合金析出相α’相的尺寸、形状和数量随时效时间的变化,揭示外应力对α′相的微观组织和动力学演变的影响,对处于外应力状态下的组织演变和力学性能的预测具有参考意义。本文基于Cahn-Hilliard扩散方程,结合Khachaturyan微观弹性理论,将外应力应变引入自由能中,建立Fe–Cr合金的三维相场模型,并结合透射电镜(TEM)实验,研究了在外应力下Fe–Cr合金中α′相的析出、长大和粗化过程。揭示了二维和三维模拟、外应力大小、应力状态以及温度对α′相的微观组织演变、相分离速率和粗化行为的影响规律。三维模拟中α′相的体积分数和平均颗粒半径与TEM实验结果更接近。外应力下α′相微观组织的长条状颗粒取向明显,α′相延伸方向平行于拉伸应力方向,而垂直于压缩应力方向;外应力下α+α′两相的成分边界变宽,α′相颗粒尺寸...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1压水堆核电站系统结构示意图[23]及常用材料

1绪论硕士学位论文2近年来，材料科研学者们充分利用“材料计算模拟”和“材料信息学/数据库”加速材料开发和应用的高效性，使得材料科学正在朝着按需设计的目标前进。因此美国提出的材料基因组计划（MaterialsGenomeInitiative，MGI），其计划内容概括如图1.2所示[....

图1.2材料基因组计划框架示意图[29]

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图1.3CF8M双相不锈钢的相分解热老化机制示意图[5]

1绪论硕士学位论文4化的程度取决于铁素体相的数量和形态。由于双相不锈钢热老化的主要原因是铁素体中存在大量的α′相，所以研究Fe–Cr合金中α′相的相分离过程及其机制有利于解决不锈钢的热老化问题。图1.3CF8M双相不锈钢的相分解热老化机制示意图[5]亚稳相分解（相分离）可通过形核....

图1.4第二相形核长大机制的成分演化

硕士学位论文外应力下FeCr合金相分离动力学的三维相场研究5上形核，从而降低了阻碍力。此外，新相的晶核需要大于临界尺寸才能达到热力学稳定状态[40]。在形核过程中，不仅要克服热力学上的变化（即热力学障碍），而且在动力学上还要有一定的时间和速度。对于经典的形核-长大机制而言，其热涨....

本文编号：3989410