彈性畸變能對Ni75Al5V20沉淀過程的微觀相場研究.pdf

1、在高溫環(huán)境中鎳基合金被廣泛地應用，其在燃氣渦輪發(fā)動機和航天先進發(fā)動機中發(fā)揮著很重要的作用。其中Ni-Al-V合金由于良好的高溫性能而備受關注，在其相變過程中的微觀組織演化規(guī)律一直受到廣泛的研究，但通過實驗手段難以分析沉淀的整個過程。而計算機模擬具有其獨特的優(yōu)勢，是因為它可通過利用微觀相場動力學模型來解決合金沉淀過程中的高度非線性、非平衡狀態(tài)等問題，從而使得合金能夠從原子層次來對其沉淀過程中的瞬時形貌進行觀察。由于彈性畸變能將影響到析出相

2、的形核長大、組織形貌、原子擴散及其占位幾率等。因此，在研究鎳基合金沉淀過程時，通過溫度與彈性畸變能的耦合進行模擬更加具有現實意義。
　　本文通過利用微觀相場動力學模型來對Ni75Al5V20合金進行研究，依次研究了其在T=1250K時，由于彈性畸變能的改變對合金沉淀過程中原子占位形貌、原子占位幾率、平均序參數、體積分數的影響，以及當彈性畸變能存在時Ni75Al5V20合金相內部、界面的擴散情況。
　　通過對Ni75Al5V2

3、0合金在T=1250K時，對不同彈性畸變能下的沉淀過程進行模擬分析，得出:不同彈性畸變能時，其沉淀過程的微觀組織演化過程都可大致分為4個階段，且沉淀相L12相的顏色變化為:淺藍色到黃色再變?yōu)闇\黃色，最后變?yōu)榍嗌?。隨著彈性畸變能的增大，該合金的孕育期縮短，L12相和DO22相從析出到粗化一直更加具有方向性，兩相更加細化且形狀也更加規(guī)則，最終形狀都為長條塊狀;而且在沉淀過程的整個中，都是有利于L12相析出的，對DO22相的析出量影響不大。<

4、br>　　Ni原子是α1、α2位上的正位原子，V原子是β位上的正位原子。隨著彈性畸變能的增加，對各原子在α1位上的最終占位幾率影響并不大;促進了α2位上正位原子的占位;在β位上，對Ni原子的最終占位幾變化影響不大，Al原子的最終占位幾率降低，V原子的最終占位幾率增大。而且隨著彈性畸變能的逐漸增大，平均成分序參數的平衡值降低，而平均長程序參數平衡值是增大的。
　　當彈性畸變能存在時，在早期沉淀析出的L12相中，V原子要遠大于Al原子

5、的占位幾率，隨著沉淀的繼續(xù)進行，Al原子的占位逐漸升高，V原子的占位逐漸降低，A當達到各自的平衡狀態(tài)時，Al原子比V原子的占位幾率高，但V原子在L12相中也有一定的占位。
　　Ni75Al5V20合金在生成化學計量比的L12有序相時，Al原子由L12相邊界逐漸向其內部擴散，而V原子則由其內部向邊界擴散。各原子越靠近L12相的邊界擴散速度越快，反之，反之則越慢。且早期沉淀出的L12相的顏色呈現為黃色，隨著時效的進行，從相界面處到相內