梯度場下晶粒和析出相演變過程相場模擬.pdf

1、本文采用相場方法，研究了梯度場下晶粒和析出相演變過程?；诮鹌澅ぃ实?Ginzburg-Landau)相變理論，推導(dǎo)出了適用于溫度梯度場下晶粒演變、低體積分?jǐn)?shù)相析出和濃度梯度場下析出相演變相場模型。
　　采用兩組空間矢量分別表示原始晶粒和再結(jié)晶晶粒，通過唯象參數(shù)耦合溫度場，建立溫度梯度場下晶粒演變相場模型，實現(xiàn)了均勻溫度場和梯度溫度場下晶粒演變數(shù)值模擬。結(jié)果表明，再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)隨唯象參數(shù)αa的減小而增加；平均晶粒尺寸隨梯度能系數(shù)

2、κb的增大而增大。17-4PH鋼循環(huán)熱處理后，平均晶粒尺寸隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸減小。17-4PH鋼激光表面淬火后，在試樣表面層形成梯度晶粒。對循環(huán)保溫與激光表面淬火晶粒演變進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果與試驗結(jié)果一致。
　　基于Cahn-Hilliard方程，修正局域自由能函數(shù)中濃度場變量的最高冪次，展寬析出相的體積分?jǐn)?shù)范圍，建立了低體積分?jǐn)?shù)相析出過程相場模型。在模型中，耦合晶粒空間矢量平方和的冪指數(shù)項(∑ηi2)μ，考慮了晶界對相析出

3、過程的影響。實現(xiàn)了溶質(zhì)體積分?jǐn)?shù)低于5％的低體積分?jǐn)?shù)相析出數(shù)值模擬。結(jié)果表明，晶?？臻g矢量平方和的冪指數(shù)項決定了第二相在晶界晶內(nèi)析出的比例，晶內(nèi)析出相的比例隨μ值的減小而增加，析出相尺寸取決于濃度場梯度能系數(shù)κφ；μ=1或較大κφ時，析出相集中于晶界上。
　　20鋼和A3鋼560℃等離子體稀土氮碳共滲表明，γ′相呈梯度分布，表面針狀γ′相多而長，沿共滲層γ′相逐漸減少而且變短。耦合體自由能、界面能和彈性應(yīng)變能，建立了濃度梯度場下析出