相场法模拟Ni-Al-Cr合金时效时γ’相形貌的演化过程

发布时间：2020-12-14 19:19

　　沉淀强化是Ni基高温合金的主要强化方式,而γ’沉淀相是重要的强化相。根据沉淀强化基本理论,组织结构特征如第二相粒子尺寸、数量、分布是影响强化效应的重要因素。对Ni-Al-Cr三元合金时效过程中γ’沉淀相微观组织形貌以及沉淀动力学的研究将有助于深入理解具有更复杂成分的高温合金强化机制,并为高温合金时效热处理以及提升高温合金性能提供指导。本文建立了耦合CALPHAD方法的三元相场模型,同时通过耦合经典形核理论定量模拟了 Ni-5.2Al-14.2Cr at.%合金在873 K的等温时效过程。通过耦合弹性应变能,本文对不同弹性能下的Ni-Al-Cr合金体系进行相场模拟。在此基础上,通过改变合金成分,对不同平衡态沉淀相体积分数的Ni-Al-Cr合金体系进行了模拟。本文研究了 Ni-5.2Al-14.2Cr at.%合金873 K时效过程沉淀相形貌的演化过程并定量分析了沉淀动力学。模拟结果显示,γ’沉淀相粒子在整个时效过程中保持球形,随机分布在基体上,早期存在少量粒子融合产生的颈缩形貌。与只存在一种有序相变体的合金体系模拟结果对比显示,丫’沉淀相反相畴界的存在会阻碍早期粒子间的融合。60 h的时... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１ＭＡＲ－Ｍ２４６合金固溶时效后的丫’沉淀相，时效条件：ａ）８８０°Ｃ２ｈ，ｂ）９８０°Ｃ５ｈ，??°［２２］??

当Ａ１原子占据顶点位置，而Ｎｉ原子占据面心位置时，我们就得到的??Ｙ’有序相的Ｌ１２结构（如图２－１）。??图２－ｌＮｉ３ＡＩ中间相ＦＣＣ＿Ｌ１２晶胞结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?ＦＣＣ一Ｌ１２?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＮｈＡＩ?ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ?ｐｈａｓｅ??１５??

欤?茫颍?危楹辖鸬某恋硐嘈蚊惭莼?吧?ざ?ρВ崳?度梯度减小，粒子内Ａ丨溶质浓度趋于均匀，３０?ｍｉｎ时粒子的浓度显然高于初始??设定的平衡态浓度，即形成一定的过饱和度，该过饱和度大约为０．０１。图３－４?ｂ）??显示Ｃｒ原子存在同样的松弛过程，及粒子中Ｃｒ原子浓度向某一偏离平衡态浓度??的值转变，只是在３０?ｍｉｎ时粒子内部Ｃｒ原子的过饱和度为负值，即Ｃｒ的浓度??低于平衡态浓度。３０?ｍｉｎ时，粒子内部Ｃｒ的过饱和度大约为－０．００２??ａ）０１６ｉ?—－ｌｍｉｎ?ｂ）°－＇５ｉ??〇Ｍ－?二＝：：＾?＼＼?「??／Ｉ?－?Ｉ?德三＝??：：ＪＬ：：?Ｕ＂：：：??０．０４?Ｉ?ｉ?＇?ｉ?？?ｉ?．?ｉ?＿?ｉ?？?ｉ?ｉ?ｉ?．?ｉ?＇?ｉ?＇?ｉ?■?ｉ?＇?ｉ?＇?ｉ?１?ｉ?１?１?ｉ?１?ｉ??（Ｉ?１（１?２０?３０?４０?Ｗｉ?７０?０?Ｉｄ?２０?３１）?４０?５０?６ｄ?７〇??图３－４粒子初始半径为１．４ｎｍ，过粒子中心的一维浓度分布切片，ａ）Ａｌ浓度，ｂ）Ｃｒ浓度??Ｆｉｇｕｒｅ?３－４?Ｓｏｌｕｔｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ａｌｏｎｅ?ｔｈｅ?ＩＤ?ｌｉｎｅ?ｐａｓｓｉｎｇ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｔｈｅ?ｃｅｎｔｅｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｗｉｔｈ??ｉｎｉｔｉａｌ?ｒａｄｉｕｓ?ｓｅｔ?ａｓ?１．４?ｎｍ，?ａ）?Ａ１?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，?ｂ）?Ｃｒ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ??Ｐｈｉｌｉｐｐｅ等人给出如下临界晶核过饱和度的计算公式％：??ＡＸｒ，＾ｆｅｑ（Ｇｒ＇ｙ］ＧｒＡＸ?（３－１）??其中Ｇ?＞■

【参考文献】：
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