Ni_(75)Al_(12)Cr_(13)合金900K下沉淀行为微观相场模拟

基于三元微观相场动力学模型,结合原子图像、序参数和体积分数等手段,模拟了Ni_(75)Al_(12)Cr_(13)合金在900 K下的沉淀行为。结果表明:合金沉淀过程中析出L_(12)和DO_(22)两种有序相;L_(12)相的早期沉淀机制为失稳分解,DO22相的早期沉淀机制为非经典形核和失稳分解的混合机制;L_(12)相首先从无序固溶体中析出,随后DO_(22)相在L_(12)相的畴界处析出;平衡时,获得的L_(12)相的体积分数大于DO_(22)相体积分数。     

Ni-Al-Cr合金时效组织演变行为的计算机模拟

利用三元微观相场动力学模型,结合原子图像、序参数和体积分数等手段模拟研究了Ni75Al9Cr16合金在973 K下的时效行为.结果表明,合金沉淀过程中析出DO22和L12两种有序相.DO22相的早期沉淀机制为失稳分解,L12相的早期沉淀机制为非经典形核长大.DO22相首先从无序固溶体中析出,随后L12相在DO22相的畴界处析出.平衡时,获得的DO22相体积分数略小于L12相的体积分数.     

热力耦合作用下镍基合金生长取向的微观相场研究

基于耦合外应力及交变温度场的微观相场动力学模型,以镍基合金为对象,研究了在沉淀过程中结构相的生长取向及合金元素分配。结果表明:交变温度场不能改变合金的生长取向及结构相的析出顺序。交变温度场条件下,合金Al含量较高时,L1_2相先析出;V含量较高时,DO_(22)相先析出;拉应力作用时,L1_2及DO_(22)结构相垂直于应力方向生长。[001]方向拉应力下、L1_2相先析出时,DO_(22)相在[100]取向上的生长受到促进;当在[100]方向拉应力下、DO_(22)相先析出时,L1_2相在[001]取向上的生长受到促进。随着交变高温温度的降低,L1_2相体积分数随温度的波动幅度显著降低而DO_(22)相的变化则相对较小。     

相场法预测低铝合金Ni75AlxV25-x的早期沉淀过程

采用微观相场模型,通过分析原子图像、有序相内序参数分布及有序相体积分数随时间的变化,在原子尺度对低Al浓度Ni75AlxV25-x合金的早期沉淀动力学进行了计算机预测．研究发现该合金沉淀过程中,析出D022结构的θ(Ni3V)相和L12结构的γ‘(Ni3Al)相,二者构成伪二元系;θ相先于γ‘析出,θ相的沉淀机制为等成分有序化 失稳分解,γ‘在θ相的相界处非经典形核,二者均先形成非化学计量比有序相,之后向化学计量比有序相转变;随Al浓度增加,θ相析出变慢,所占比例减少,而γ’相反之,析出越来越早且所占比例增加。     

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αⅡ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。     

温度对Ni-Cr-Al合金中Cr原子替代规律的影响

利用微观相场动力学模型,模拟研究温度对Ni-12at%Cr-14.5at%Al合金沉淀过程中Cr原子的替代规律。在873～1173K范围内,随着温度的提高,合金沉淀机制由等成分有序化+失稳分解转化为非经典形核机制,沉淀孕育期逐渐延长;L12相体积分数增加,而D022相体积分数减少,在1173K时,D022相消失,最终形成单一的L12相。     

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.     

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.     

Ni_(75)Al_(14)Mo_(11)合金早期沉淀相场微观模拟

利用三元微观相场动力学模型耦合弹性微观理论,模拟了973 K下,弹性应变能对Ni75Al14Mo11合金早期沉淀过程的影响。对该合金微观组织演化图、L10相体积分数、序参数及占位几率进行了分析。结果表明,该合金首先析出L10结构相(L10(Ⅰ)/L10(Ⅱ))。随着弹性应变能增加,2种L10结构相的析出受到影响,弹性应变能明显抑制L10(Ⅰ)的析出。随着时效的进行,2种L10结构相最终转变为大量的L12结构沉淀相。     

Ni-Al-Cr合金分级时效的微观相场模拟

基于三元体系的微观相场动力学模型,从原子层次上模拟了Ni-11at%Al-7at%Cr合金在873 K预时效,1023 K再时效的组织演化过程,结合原子图像,计算了有序相内序参数分布和体积分数随时间的变化,并与1023 K下的单级时效工艺进行了对比.研究结果表明:两种工艺条件下. 均析出单一的LI2结构有序相,分级时效的沉淀机制为非经典形核长大与失稳分解的混合机制;单级时效的沉淀机制为失稳分解机制:分级时效获得的沉淀相呈45°方向倾斜排列的弥散颗粒状,单级时效获得的沉淀相呈45°方向倾斜的条纹状;分级时效工艺下孕育期缩短,达到平衡时,二者的体积分数相等.     

复杂贝氏体组织和性能的定量关系研究(八)

正6.2.3沉淀强化(第二相析出强化)应用Ashby观点,沉淀强化Δσp是第二相析出物平均尺寸x和体积分数f的函数,这些析出物是指碳化物相,参见表22中的第二相类型:Δσp(MPa)=5.9f1/2/xIn(2000x)(8)对本研究中测得的沉淀粒子尺寸和体积分数范围的沉淀强化增量可以在图57中求得,图中的数字是本文作者加上的。详细的测定粒子尺寸和体积分数以及计算沉淀强化增量示于表24中,其中前两者     

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。     

Ni-Cr-Al合金中间处理过程的微观相场模拟

基于微观相场模型，模拟研究中间处理＋时效处理（1273K＋1073K）工艺对Ni-15．5％Al-10．5％Cr（原子分数，下同）合金沉淀机制和有序相体积分数的影响。研究发现：经过中间处理，合金沉淀机制为非经典形核长大；而单级时效时，沉淀机制为等成分有序化＋失稳分解混合机制。中间处理可得到尺寸较大的沉淀强化相γ-相，有序相体积分数和平均长程序参数有所提高，孕育期比单级时效延长。     

温度对Ni-Al-Fe合金早期沉淀过程的影响

采用三元微观相场动力学模型，模拟研究了973，1173，1253K时效温度下，Ni75Al15Fe10合金中γ’相的早期沉淀过程。通过对该合金原子显微形貌，长程序参数和浓度及Fe原子在不同格点占位分数随时间演化的模拟计算分析得出：随着温度的升高，Ni75Al15Fe10合金的沉淀机制由等成分有序化兼失稳分解机制向非经典形核长大机制过渡；γ’相沉淀析出的孕育期变长；Fe原子在B格点的占位越来越困难，占位几率降低；合金沉淀析出的γ’相为单一Ll2结构的Ni3（AlFe）复合相。     

相场法研究Ni-Al间作用势对Ni75Al14Cr11合金L10预析出相的影响

采用微观相场法研究了Ni_(75)Al_(14)Cr_(11)合金第1个近邻到第4个近邻Ni-Al原子间相互作用势对L1_0预析出相沉淀过程的影响。结果表明,当第3近邻Ni-Al原子间相互作用势增大或第4种近邻Ni-Al原子间相互作用势减少时,L1_0预析出相和L1_2平衡相均提前沉淀,且L1_0预析出相体积分数减少而L1_2相的最终体积分数几乎不变;当第3近邻Ni-Al原子间相互作用势减少或第4近邻Ni-Al原子间相互作用势的增大时,L1_0预析出相和L1_2最终相都会推迟沉淀,且L1_0预析出相和L1_2相体积分数均增大;与上述2种情况相比,改变第1近邻Ni-Al原子间相互作用势对L1_0预析出相沉淀过程的影响较小,而改变第2近邻Ni-Al原子间相互作用势对沉淀过程几乎没有影响。进一步研究表明,Ni-Al原子间相互作用势改变不影响合金的沉淀机制,将影响L1_0预析出相、L1_2平衡相的析出时间、速度和2种相的体积分数,沉淀形貌等,从而影响Ni_(75)Al_(14)Cr_(11)高温合金的结构和性能,对合金优化设计有指导意义。     

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.     

Al-Cu-Mg-(Ag)合金中时效析出相的析出及生长动力学

采用透射电子显微镜(TEM)研究了Ag在时效过程中对析出相形核及生长的影响,并发展了析出相生长的动力学模型。模型指出:在时效过程中,Al-Cu-Mg合金中析出的θ′相通过台阶机制生长而发生共格失稳,转化成球状的θ相而导致强度显著下降;Al-Cu-Mg-Ag合金中的Ω相由于在界面被Mg和Ag原子覆盖,降低了Ω相的生长速度;同时,Mg和Ag原子在析出相界面的存在降低了晶格畸变能,使得Ω相能够保持片状而不发生共格失稳,高温下具有较高的强度。力学实验及显微组织分析表明:分别均匀分布在铝基体(001)和(111)面上共存的θ′和Ω(成分为Al2Cu)沉淀相对含Ag合金起着强化作用。     

微观相场法研究镍基合金相变时的成分演化及界面定向迁移机制

基于耦合外应力场下的微观相场模型,研究了Ni_(75)Al_(7.5)V_(17.5)三元合金相变过程中相分解、生长过程中合金成分演化及应力作用下相间界面的定向迁移规律。研究表明:早期DO_(22)相长大所需的V来自于在L1_2相间有序畴界处,而后期则来自于其内部,且早期DO_(22)相长大的速度高于后期的长大速度;时效过程有5种异相间界面形成,而A类界面的迁移为相迁移的主要类型;相变初期A、B类界面较少,合金形貌变化不大,随着相变的进行,A类界面数量增加,相的生长及分解过程加剧,导致后期A类界面减少、B类界面增多,合金体系达到平衡状态;在压应力作用下,A类界面沿应力方向迁移,促进了DO_(22)相在此方向上的生长,导致合金"筏状"组织的形成。     

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。     

原子间相互作用能对Ni75AlxV25-x合金孕育期

基于微观相场动力学模型,研究原子间相互作用能对Ni_(75)Al_xV_(25-x)合金孕育期的影响.根据Khachaturyan所给的占位几率公式进一步得到了长程序参数的求值公式.结果表明,先析出相为DO_(22)时,Ni-Al最近邻原子间作用能V_(Ni-Al)增大,L1_2相的孕育期缩短,DO_(22)相的孕育期变化不明显;Ni-V最近邻原子间作用能V_(Ni-v)增大,L1_2相和DO_(22)相的孕育期均缩短.先析出相为L1_2相时,V_(Ni-Al)增大,L1_2相和DO_(22)相孕育期均缩短;V_(Ni-v)增大,L1_2相孕育期变化不明显,DO_(22)相的孕育期缩短.