集成计算材料工程在钛合金微观结构设计中应用的进展
【图文】：
热颂岢隽松杓?超细钛合金两种新机理。伪调幅分解机理:成分起伏导致在α相稳定化元素富集区(或β稳定化元素贫化区)的β相发生β迤→α等成分转变。然后，在等温回火过程中，母相β和产物相α的长程扩散分离导致各相成分向平衡成分靠近。预相分离机理:母相β预先分离成在空间均匀分布的纳米尺度的β相稳定元素富集区和β相稳定元素贫化的区域(α相稳定元素富集区)，在后续相变中β相稳定元素贫化的区域转变成α相。伪调幅分解的机理包括成分(c)位于母相与生成相自由能成分曲线交点(c0(T)成分)附近的母相分解(如图1a所示)。即很小的成分起伏驱动母相沿着c0(T)的反方向移动分解成细小均匀分布的β相稳定元素贫化和富集区(类似调幅分解的成分起伏涨落)。其中β相稳定元素贫化的区域(clean)等成分转变为成分远离平衡的具有HCP结构的α相。最后恒温回火过程中，通过连续的长程扩散驱动母相α和生成相β的成分向平衡成分转变。除此以外，β相中存在真正的调幅分解区，预示了可能出现的预相分离机理(图1b所示)。母相β预先分离成在空间均匀分布的纳米尺度的β相稳定化元素富集区域(crich)和β相稳定化元素贫化(clean)的区域，在后续相变中clean区域由于成分相近而转变成α。由于两种β固溶体具有不同的点阵参数，可以预计在它们之间会形成一个共格应力场，这个应力场在α相的形核过程中产生影响。上面所描述的β迤→β+α转变的复杂途径是由β相中两种不稳定性:成分不稳定性和结构不稳定性相互竞争的结果。因此为了加强或抑制某种途径，需要通过调整合金成分和热处理制度来调整两种不稳定性的相对强度。图1钛合金中的两种非经典形核机理:(a)伪调幅分解机理，，(b)预相分离机理Fig.1(a)Pseudo-spinodalmechanis
中国材料进展第34卷(包括:化学、弹性和界面能)都是由一个包含了局部化学、结构以及他们的空间变化(梯度)的泛函来描述。不论是调幅有序化/分解或者通过形核长大的相分离，在多维自由能成分曲面(势能面)上的最小能量路径自动决定了转变路径和沿着该路径的母相和生成相之间微观结构状态。图2描述了基于相场动力学的钛合金中相关机理对应的微观结构模拟及相对应的实验观察［16］，图3描述了残余应力影响下多晶β相中α相析出过程中的晶向选择的相场模拟［12，17］。相场动力学模拟可以完美地描述钛合金不同状态下的微观结构，是设计先进钛合金的重要工具。然而，相场动力学方法所预测的相变路径与相对应的微观组织结构的准确性和定量化程度取决于所使用的自由能曲面(考虑界面共格应变和界面缺陷对自由能曲图2相场模拟预测的显微组织与实验结果的对比(实验结果来自Fraser小组研究工作):(a)织构控制的晶粒生长，(b)交叉板和包状显微结构，(c)球形α，(d)边片α，(e)网篮状结构，(f)调幅分解产生的成分分布［16］Fig.2MicrostructurecomparisonsbetweenphasefieldsimulationsandexperimentsofTialloys［16］图3残余应力影响下多晶β相中α相析出过程中的晶向选择的相场模拟:(a)起始单相β的多晶显微组织，(b)多晶样品在一个体积元中的应力场(σ11)，(c)在(b)的局部应力状态影响下一个晶粒中形成的α相团，(d)在沉淀过程中不同晶向的体积分数随时间的变化，(e)实验观察到的微米织构和裂纹萌生之间的相关性［12，17］Fig.3PhasefieldsimulationsofvariantselectionofαphaseinTialloys［12，17］284
【共引文献】
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