Ni-Al合金沉淀動(dòng)力學(xué)的相場(chǎng)法研究.pdf

1、鎳基高溫合金具有優(yōu)異的抗疲勞性能、韌性、高溫蠕變強(qiáng)度、表面穩(wěn)定性、抗氧化和抗熱腐蝕性能，廣泛應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域，是目前用作先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片等熱端部件的主要材料。鎳基高溫合金的性能取決于沉淀強(qiáng)化相γ'相的體積分?jǐn)?shù)、空間排布和顆粒尺寸，而沉淀動(dòng)力學(xué)又決定著合金最終的微觀(guān)組織。因此，鎳基高溫合金沉淀動(dòng)力學(xué)是該類(lèi)合金研究的重點(diǎn)。
　　本文利用相圖計(jì)算熱力學(xué)參數(shù)及亞點(diǎn)陣模型，采用與成分場(chǎng)演化相關(guān)的Cahn-Hillia

2、rd方程和與有序參數(shù)場(chǎng)有關(guān)的Ginzburg-Landau方程對(duì)Ni-Al合金的沉淀過(guò)程進(jìn)行模擬。研究了溫度和成分對(duì)Ni-Al合金γ'相沉淀動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律，以及反相Ni-Al合金中γ相沉淀動(dòng)力學(xué)行為。
　　Ni-17.2 at.％Al合金在溫度為1073 K下時(shí)效，γ'相平均顆粒半徑與時(shí)效時(shí)間之間存在指數(shù)關(guān)系:∝tn，并表現(xiàn)為形核與長(zhǎng)大、長(zhǎng)大和粗化以及穩(wěn)態(tài)粗化三個(gè)明顯的階段。相對(duì)于這三個(gè)階段，γ'相的平均縱橫比由初始的1.

3、03左右，最終升高至1.59左右。粒徑分布的最高峰隨著時(shí)效時(shí)間的增加而降低，而粒徑分布的寬度隨著時(shí)效時(shí)間的增加而變寬。
　　對(duì)于Ni-17at.％ Al合金，隨著時(shí)效溫度由923K升高到1023 K，γ'相的平衡體積分?jǐn)?shù)由0.51下降到0.39,γ'相顆粒半徑的粗化指數(shù)由(t*)0.21增大到(t*)0.26,粒徑分布峰值變大，峰值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化半徑r/由大于1.0向小于1.0變化，粒徑分布寬度則變小，成分界面寬度變大;當(dāng)時(shí)效

4、溫度為1173K時(shí)，隨著Al成分由17.8增加到18.2(at.％)，γ'相的平衡體積分?jǐn)?shù)由0.30升高到0.40，γ'相顆粒半徑的粗化指數(shù)由(t*)0.31減小到（t*）0.20，峰值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化半徑r/由小于1.0向右移動(dòng)到大于1.0，并逐步靠近BW(Brailsford-Wynblatt)理論所預(yù)測(cè)的位置。
　　反相Ni-Al合金中也出現(xiàn)了Ostwald熟化和相鄰顆粒合并這兩種粗化機(jī)制。時(shí)效溫度為1200K時(shí)反相Ni-