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合金早期沉淀过程的原子尺度计算机模拟

采用微观相场模型,基于离散格点形式的微观扩散方程和非平衡自由能函数,在国内首先编制了二元、三元镍基合金的原子层面计算机模拟程序,无需预先设定新相结构和转变路径,自动描述可能的非平衡相、原子簇聚、有序化等,适用于沉淀的全过程以及全部成分范围,可获得原子图像、序参数及有序相体积分数等信息。系统地研究了存在有序化和原子簇聚的复杂体系的早期沉淀机制、两种有序相共存的析出序列、共格弹性应变能的影响。为客观地验证模拟结果,与国、内外相关的实验研究和理论进行了对比,主要结果获得印证,并得到了目前实验手段未能或难以发现的现象和规律。低浓度Ni-Al合金γ′相的沉淀机制为非经典形核长大,有序化与原子簇聚过程同时发生,没有发现GP区。随浓度增加,非经典形核长大的特征增强,有序相临界晶核成分序参数和长程序参数降低,且分布更为平缓,沉淀序列为:过饱和固溶体→非化学计量比有序相→化学计量比平衡γ′相→长大。高浓度Ni-Al合金γ′相的沉淀机制为:等成分有  (本文共167页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

Ni-Cr-Al合金沉淀早期的微观相场模拟

以Ni-Cr-Al三元合金为对象,基于微观相场模型,只需输入唯一基本参数——原子间相互作用势,毋需输入无实际物理意义的参数,即可获得原子图像的演化、长程序参数和浓度的变化、平均长程序参数、平均浓度以及体积分数的变化过程,描述合金沉淀全过程的原子簇聚、有序化过程。本文研究了不同合金成分、不同温度下的沉淀序列和沉淀机制,分析了Cr原子替代行为以及分级时效对合金有序相尺寸、体积分数的影响。主要结论如下:当Al、Cr含量较低时,Ni-Cr-Al合金按非经典形核长大机制同时沉淀出L1_2相和D0_(22)相。随Cr含量增加,D0_(22)相沉淀机制由非经典形核长大向混合机制过渡,进一步向等成分有序化+失稳分解机制过渡;L1_2相沉淀机制由非经典形核长大向混合机制过渡。随Al含量增加,L1_2相沉淀机制由非经典形核长大向混合机制过渡,进一步向等成分有序化+失稳分解机制过渡,D0_(22)相逐渐消失。当Al、Cr含量都较高时,L1_2相和D0...  (本文共180页) 本文目录 | 阅读全文>>

《稀有金属材料与工程》2005年01期
稀有金属材料与工程

外场下失稳区合金沉淀机制的计算机研究

1前言近30年来,虽对有序相的沉淀作了大量研究,但关于有序化与成分相分离2过程发生的先后次序尚无定论。Khachaturyan等人[1]利用平均场模型对铝锂合金亚稳相图进行热力学分析时预测:对于相图上大部分区域合金首先进行等成分有序化,而后通过失稳分解机制,富锂区转化为有序δ′相,贫锂区自发无序化为基体。高分辨率透射电镜研究也观察到先有序化后失稳分解的演化模式[2]。绝大多数SAXS和DSC研究也支持δ′相沉淀前存在有序化这一论点[3]。然而Schimitz等人[4]的研究却对此提出异议,在利用高分辨率透射电镜对锂含量较低的合金进行研究时,他们观察到极弱的有序衍射斑点,认为失稳分解和有序化是同时进行的,并未发生等成分有序化。Mahalingam[5],Mhadev等人[6]对锂含量较高的合金进行X射线漫散射研究时得出了与Schimitz[4]等人相似的结论。但是由于铝锂合金由于分解极快,实验手段实际上很难做到细致观察。与实验手段...  (本文共5页) 阅读全文>>

广西大学
广西大学

相场方法模拟合金无序—有序相转变和晶粒长大

相场法作为材料微观组织演变的一种模拟方法已经被越来越广泛的应用到各种常见的微组织演化的模拟当中。它通过场变量简单明了地表征出任何一种复杂组织的几何形貌、可以在相同的物理和数学模型下模拟诸如:形核、长大和粗化等不同的现象。因此它是计算机模拟各种微组织演化的首选方法,例如模拟凝固以及枝晶形成、Ostwald熟化、失稳分解、有序-无序相转变、马氏体相变、晶粒长大等等。为此,本论文探讨了宏观和微观相场法在晶粒长大和合金沉淀相析出两种微观组织演化中的具体应用。首先,应用宏观相场方法采用多序参量唯象晶粒长大相场模型,对单相多晶材料中最基本的显微组织演化过程之一晶粒长大进行二维模拟,初步验证了相场方法的有效性,结果表明模型符合经典长大规律,晶粒尺寸分布是时间相关的,并可以由Weibull函数很好的描述。在此基础上探讨了势阱参数λ和能量梯度系数K_i的大小对晶粒长大和晶粒尺寸分布的影响,得到结论:λ值越大越会抑制晶粒生长,随着K_i的增大,晶粒...  (本文共51页) 本文目录 | 阅读全文>>

《稀有金属材料与工程》2006年02期
稀有金属材料与工程

Ni-Cr-Al合金有序化早期原子尺度的模拟

1引言三元合金Ni-Cr-Al是航空工业中常用的合金,广泛应用于燃气涡轮和喷气发动机中。由于该合金早期沉淀过程复杂,而探明沉淀相形貌对性能有直接的影响,所以对其沉淀过程的实验研究成为热点[1~3]。但是,合金早期沉淀的时间尺度在秒级,空间尺度在数十至数百原子,即形成纳米级弥散强化相,现有的实验手段难以研究合金沉淀早期的规律和机制。利用计算机模拟沉淀过程具有实验手段无可比拟的优越性。C.Pareige[4]利用3DAP和TEM并结合Monte Carlo法模拟研究三元合金Ni-Cr-Al有序化和相分离过程;P.Broz[5]等人利用Thermo-Calc软件计算850℃~1300℃下Ni-Cr-Al合金沉淀过程中γ+γ'相边界及形貌。但都没有对合金沉淀早期的不同机制、原子尺度的有序-无序转变及非平衡现象作深入探讨。本工作基于三元体系微观扩散方程,通过对沉淀过程中原子图像、序参数的模拟和分析,对不同饱和度合金有序化早期过程中L12的...  (本文共5页) 阅读全文>>

云南大学
云南大学

Au-14Cu-9Pt-4Ag-0.5M合金时效性能及显微结构研究

随着现代社会航空、航天、航海等领域的不断进步,贵金属新型材料已有长足的发展。贵金属及其合金具有优良的化学稳定性,良好的导热,导电性能,被广泛运用于电接触领域。本论文采用丝材加工技术制备AuCuPtAgM合金,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子万能试验机等分析测试手段研究了材料在时效处理后的组织结构演变特征及力学性能,研究结果表明:(1)时效温度对提高AuCuPtAgM合金加工态硬度和强度的作用明显,可将硬度提高到351HVo.1以上,强度提高到1327MPa,存在一个硬度最高的时效温度区间(325~400℃),有利于合金时效硬度的控制。(2)时效时间0.5h可将AuCuPtAgM合金加工态的硬度和强度快速提到最高,随后有所下降,并趋于稳定。(3)合金的电阻率随着时效温度和时效时间的增加而降低,时效温度能将合金电阻率快速下到15.32μΩ·cm,降幅达到33.3%,时效时间对电阻率的降幅只有15.6%。(4) Au...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

《金属功能材料》2016年05期
金属功能材料

Pd置换提高Fe-Co合金延展性

M.Matsuda等人研究不同Pd含量的Co50Fe50-xPdx微结构同力学性能关系。Co50Fe45Pd5、Co50Fe40Pd10及Co50Fe35Pd15等合金,经873K退火后,含有B2结构的α′-基相,是一种高有序相,还有分布在晶内和晶界处、具有LI0和LI2两种结构的Fe-Co-Pd析出物。性能测定结果表明,由于Pd置换Fe,Fe-Co合金的抗拉强度、疲劳强度、硬度及伸长率均提高。值...  (本文共1页) 阅读全文>>