Ni75Al15Mn10合金γ'相沉淀过程以及原子占位的微观相场模拟

基于微观相场模型和微观弹性理论,对Ni75Al15Mn10合金γ’相沉淀过程以及原子占位进行了原子层面的计算机模拟.结果表明:合金在1273K进行时效,沉淀早期先析出L10结构,之后随着有序度的增加,逐渐转变为L12结构;原子的有序化早于成分簇聚,γ’相的沉淀机制为等成分有序化+失稳分解的混合机制;γ'有序相的体积分数比γ无序相小,且γ’和γ相的体积分数比值约为60％; Al原子主要占据β格点(γ’相顶角位置),αⅡ和αⅠ格点主要由Mn原子占据,且在aⅡ格点占位几率高于αⅠ格点,Mn原子主要占据Ni位,形成的γ’相为单一的(Ni,Mn)3Al相.     

Ni75Al25-xFex合金中γ′相原子占位的微观相场模拟

采用三元微观离散格点形式的相场模型,对Ni75Al25-xFex合金γ′相的原子占位、浓度和长程序参数等进行了模拟计算。结果表明：γ′相沉淀析出为等成分有序化兼失稳分解机制;在γ′相内,随Fe含量的增加,Fe原子在β位的占位呈明显的上升趋势,Al原子反之,且发现有少量Ni原子占据β位。另一方面,在α格点,Fe原子的占位只呈现略微的增长,Al原子几乎不变,而Ni原子则略微下降;β位主要由Al,Fe原子共同占据,形成的γ′相是Ni3（AlFe）单相。     

应变能对Ni75Al15V10合金预析出相影响的微观相场研究

采用微观相场方法,以Ni75Al15V10合金为例研究了应变能对预析出相的影响。研究发现：合金沉淀早期的应变能影响预析出相L10的析出。无应变能作用时,体系中没有预析出相L10相出现;应变能越大,L10预析出相的孕育期越短,析出量增加,稳定存在时间越长,且体系所析出的L10相的结构特征越明显。应变能较小时,无序基体有些区域先析出L10相,随后所析出的L10相转变为L12相,而在有些区域却直接析出L12相;当应变能较大时,基体大范围先析出L10相,随后部分L10预析出相溶解,只有未溶解部分最终能转变为L12相。     

有序能对Ni75Al15Cr10合金Cr替代行为影响的微观相场研究

通过微观相场方法研究了Ni75Al15Cr10合金在1073 K时效时,不同原子间有序能下Cr原子的替代行为.结果表明,在γ'有序相中,同时存在Ni-Al原子反位和Cr原子对Ni和Al原子的替代行为,其中以替代行为为主;随着第1,3层Ni-Al和Ni-Cr有序能的增大,Cr原子替代Al位的趋势增大,替代Ni位的趋势减小;第2,4层Ni-Al和Ni-Cr有序能增大时,Cr原子替代Ni位的趋势增大,替代Al位的趋势减小;第1,3层Al-Cr有序能增大时,Cr替代Ni位的趋势增大,替代Al位的趋势减小;第2,4层Al-Cr有序能增大时,Cr替代Ni位的趋势减小,替代Al位的趋势增大.     

Ni75Al5.5V19.5合金沉淀行为的微观相场模拟

利用微观相场方法模拟了Ni75Al5.5V19.5合金两种有序相D022和L12随温度变化时的不同沉淀过程.发现过冷度在相变驱动力中处于主导地位.高温下D022相首先析出,之后L1 2相在D022相和无序相的界面以及D022相形成的界面处析出,L1 2相长大时同时向无序基体和D022相推移;低温下L1 2相先析出,D022相在L1 2相的界面处形核长大,同时L1 2相通过失稳分解由非化学计量相向平衡相转变,其尺寸减小.该合金最终两相体积分数同时达到平衡并基本相等.随温度降低,L1 2相由高温时的非经典形核与失稳分解的混合机制向低温时的失稳分解转变;D022相的沉淀机制由非经典形核与失稳分解的混合机制向低温时的非经典形核转变.     

Ni75Al25-xFex合金中γ'相原子占位的微观相场模拟

采用三元微观离散格点形式的相场模型,对Ni75Al25-xFex合金γ'相的原子占位、浓度和长程序参数等进行了模拟计算.结果表明:γ'相沉淀析出为等成分有序化兼失稳分解机制;在γ'相内,随Fe含量的增加,Fe原子在β位的占位呈明显的上升趋势,Al原子反之,且发现有少量Ni原子占据β位.另一方面,在α格点,Fe原子的占位只呈现略微的增长,Al原子几乎不变,而Ni原子则略微下降:β位主要由Al,Fe原子共同占据,形成的γ'相是Ni3(AlFe)单相.     

Ni_(75)Al_(14)Mo_(11)合金沉淀过程及其γ~'相原子占位的微观相场

采用三元微观相场动力学模型,研究了Ni75Al14Mo11合金的沉淀过程及其γ'相的原子占位现象,对合金的微观组织演化图像、序参数及占位几率进行了分析,结果表明,Mo与Al元素的加入使该合金中首先析出L10结构,随后发生L10结构向L12结构的原位结构转变;γ'相沉淀析出方式是等成分有序化兼失稳分解机制;γ'有序相中Al、Mo原子共同占据了面心立方的顶角位,且Al原子在γ'有序相中顶角β2位的占位几率始终稍大于Mo原子。     

Ni75Al21.5Ti3.5合金时效行为的微观相场计算

应用微观相场方法计算了Ni75Al21.5Ti3.5合金873K时效时的沉淀行为.利用原子演化图、长程序参数和成分序参数的演化、有序相颗粒的平均直径、颗粒数目及合金原子在α、β位置占位几率的演化等研究手段,讨论了Al、Ti原子的有序化和原子簇聚过程;有序相的形核机制及粗化行为;原子的择优占位行为.结果表明:有序相颗粒的形核机制为失稳分解机制,Al原子基本达到有序排列,同时存在Ni-Al原子反位,Ti原子未达到完全有序排列,在γ'有序相中择优占据Al位,且有序相生成过程中,前期的生长动力学指数为1/2,后期的生长动力学指数为2/5.     

四近邻对势对Ni75Al5V20合金沉淀机制影响的 微观相场模拟

利用微观相场动力学模型,研究了4近邻对势对Ni75Al5V20合金沉淀机制的影响.结果表明,不改变4近邻对势,DO22相和Ll2相沉淀机制均为失稳分解与非经典形核混合型机制.随Ni-Al4近邻对势V4Ni-Al向负值方向绝对值增大,Ll2相沉淀机制转变为失稳分解.随Ni-V4近邻对势V4Ni-V增大,DO22相沉淀机制转变为失稳分解,Ll2相转变为非经典形核机制,Ll2相中的Al浓度平衡值增大.随Al-V 4近邻对势V4Al-V向负值方向绝对值增大,对沉淀机制的影响趋势与V4Al-V增大类似;随V4Al-V向正值方向增大,与V4Al-V减小的影响类似.     

Ni75Cr16.4Al8.6合金粗化过程标度行为的微观相场研究

基于微观相场模型,研究Ni75Cr16.4Al8.6的粗化后期演化过程。结果表明：L12相和DO22相的标度函数曲线图表明合金沉淀在粗化阶段均表现出标度行为,不加应变能时DO22相结构函数因子和标度函数峰值均大于L12相;加入应变能后,两相的结构函数因子和标度函数的峰值均变小,反映了应变能对两相沉淀粗化过程的阻碍影响;相对于L12相,DO22相减小幅度更大,L12相结构函数因子和标度函数峰值大于DO22相,应变能对DO22相的阻碍作用更大。     

Ni-Al有序能对Ni75Al13Cr12合金原子有序行为影响的微观相场模拟

通过微观相场方法研究了Ni75Al13Cr12合金Ni-Al第一到四层有序能对原子长程有序进程的影响.结果表明:随Ni-Al第一层有序能增大,Al原子的有序化和簇聚程度增加,Cr原子的有序化和簇聚程度随时间发生交替;第二层Ni-Al有序能增大,Al原子的有序度和簇聚程度均减小,Cr原子的有序化和簇聚程度也发生交替,其变化与第一层相反;第三层Ni-Al有序能增大,Al,Cr原子有序化和簇聚的程度和速度均有所增大;第四层Ni-Al有序能的影响与第三层相反.同样变化±10 meV,Ni-Al有序能对Al原子有序化和簇聚的影响随层数增大而增大,而第三层Ni-Al有序能对Cr原子的有序化和簇聚的影响最大,第二层Ni-Al有序能对Cr有序化的影响最小,Ni-Al第四层有序能对Cr原子的簇聚影响最小.     

Ni-Cr-Al合金中D022相和L12相沉淀过程微观相场模拟

基于微观相场动力学模型和微观弹性理论,对Ni75Cr19Al6.0合金的沉淀过程进行了研究.结果表明,合金沉淀初期,DD22相以失稳分解机制从无序基体中析出,L12相以非经典形核长大机制析出,两相均呈现不规则形状且随机分布.共格沉淀相和母相之间的点阵错配度引起的弹性场对沉淀过程产生明显影响,D022相和L12相在沉淀后期表现出强烈的各向异性特征,其形貌均转变为长方块状,沿弹性"软"方向([100]和[001])规则分布,沉淀后期在基体中形成高度择优取向的微观组织.粗化过程中,D022相和L12相的平均半径的立方与时效时间整体上并不满足线性关系,弹性约束系统中的长大规律发生变化.     

Ni75Al10Cr15合金预时效温度影响的微观相场模拟

采用微观相场方法,模拟了Ni75Al10Cr15合金分级时效中预时效温度的影响.结果表明:预时效温度较低时,L12相以非经典形核长大机制形成,DO22 相以失稳分解机制形成,获得比较弥散均匀的沉淀相组织,两相尺度差异不大.随着预时效温度升高,L12相首先以失稳分解机制形成,随后DO22相在L12相的相界处以形核长大机制形成,两相尺度差异较大,L12相比DO22相粗大.预时效温度升高,L12相和DO22沉淀孕育期变长,颗粒密度减小.     

微观相场法研究应变能对Ni68.2Al22.7V9.1合金中两相沉淀及原子占位的影响

采用微观相场方法,以 Ni68.2Al22.7V9.1 合金为例研究了应变能对两相沉淀及原子占位的影响。研究结果显示:沉淀过程中应变能明显使 L12沉淀相增加,对DO22相的沉淀有一定的抑制作用;由于 DO22相减少,V原子在L12相中各个位置的占位几率增大,而且应变能越大占位几率越高;应变能对Al原子在L12相中的α1位的占位几率影响不大,只有小幅度的降低,但明显降低了Al原子在α2位和β位的占位几率;各种情况下V原子在 L12相β位的占位几率始终高于α位。     

交变温度场下Ni75AlxV25-x合金筏化的微观相场模拟

基于三元体系的微观相场动力学模型,研究了交变温度场下Ni75AlxV25-x合金组织的筏化现象以及温度、成分改变时各相体积分数的变化。结果表明：交变温度下DO22有序相具有显著筏化趋势;Al含量较高时,L12有序相在弹性软方向上具有明显的筏化现象;当交变高温温度一定时,与恒定温度场时效后的合金相比,L12有序相的体积分数平衡值稍高,随着时效的进行和交变高温温度的升高,L12有序相的体积分数平衡值呈现缓慢升高的趋势     

Ni75MnxAl25-x合金早期沉淀相的微观相场模拟

采用三元微观相场动力学模型研究Ni75MnxAl25-x合金早期沉淀相的形成过程。对合金微观组织演化图像、有序相体积分数曲线、序参数曲线及占位几率的分析表明:该合金首先析出L10结构,随后L10结构向L12结构转变,L12结构在L10结构的内部析出。随着Al浓度的增大,等成分有序化阶段缩短;且L10结构体积分数增大,发生结构转变的时间提前。Al和Mn原子在(001)和(002)面几乎同时有序排列,但是一定时间后(002)面原子开始贫化,发生结构转变,Al原子主要占据β位,Mn原子主要占据αⅡ位。合金最终析出单一的L12伪二元结构。     

定量计算Ni_3(Al_(1-x)Fe_x)沉淀中原子占位的微观相场研究（英文）

采用微观相场方法,模拟研究了化学计量比为Ni_(75)Al_(25-x)Fe_x(x=0,5~10)系列合金在时效温度为1273 K时的原子占位情况。通过该方法,定量计算了L1_2-Ni_3(Al_(1-x)Fe_x)沉淀相中各原子的占位几率(SOP),并获得了其随Fe含量变化的动态响应规律。研究结果表明:随着Fe浓度的增加,Fe原子优先占据B格点位置(FCC结构的角位),且其原子占位几率数值逐渐增高;Al原子在B格点位置的占位几率则明显降低。同时,在L1_2相沉淀过程中出现了Al_Ni和Fe_Ni反位现象;且随着Fe含量的升高,Al_Ni和Fe_Ni原子反位的形成将会变得更加容易。原子占位几率的瞬时动态演化早在L1_2相长大的初期阶段就已完成。     

Ni75AlxV25-x合金沉淀相粗化行为的微观相场模拟

基于共格应变的微观弹性理论和微观相场动力学模型,模拟了Ni75AlxV25-x合金沉淀过程的组织演化和粗化行为．结果表明：两种沉淀相颗粒在粗化阶段均表现出明显的取向性．θ相（Ni3V）沿[100]方向的生长趋势明显超过[001]方向,γ’相（Ni3Al）沿（001）方向排列．二相析出顺序与Al含量有关,先析出相的长大和粗化两个阶段比较分明,后析出相的长大和粗化过程同时进行．两种有序相发生粗化以相邻颗粒碰撞并融合为较大颗粒的方式进行．不同浓度的合金两相析出先后顺序及体积分数不同,但最终形貌基本一致,两相均呈长方块状分布,并且具有（001）θ‖{100}γ＇的取向关系．     

Ni75Al10Crl5合金预时效温度影响的微观相场模拟

采用微观相场方法,模拟了Ni75Al10Crl5合金分级时效中预时效温度的影响。结果表明：预时效温度较低时,L12相以非经典形核长大机制形成,DO22相以失稳分解机制形成,获得比较弥散均匀的沉淀相组织,两相尺度差异不大。随着预时效温度升高,L12相首先以失稳分解机制形成,随后DO22相在L12相的相界处以形核长大机制形成,两相尺度差异较大,L12相比D022相粗大。预时效温度升高,L12相和D022沉淀孕育期变长,颗粒密度减小。