鋁合金時(shí)效早期納米結(jié)構(gòu)演化的Kinetic Monte Carlo模擬研究.pdf

1、本論文采用Kinetic Monte Carlo方法，借助于計(jì)算機(jī)模擬研究了幾種典型的鋁合金Al-Ag、Al-Zn-Mg、Al-Cu-Mg-Si時(shí)效早期納米團(tuán)簇的演變過(guò)程，并研究了微量元素對(duì)Al-Ag、Al-Zn-Mg合金時(shí)效早期納米團(tuán)簇演變的影響，進(jìn)而探討了其對(duì)時(shí)效后期相變過(guò)程的影響。得到了以下結(jié)論。 1、從模擬結(jié)果上看，鋁合金時(shí)效早期的演化方式豐富多樣，而不同的演化方式往往與隨后的形核長(zhǎng)大過(guò)程密切相關(guān)： 1)在二元A

2、l-4Ag合金中，時(shí)效早期的原子團(tuán)簇演化過(guò)程主要是以溶質(zhì)原子的顯著Clustering過(guò)程為主； 2)在Al-3.5Zn、Al-2.5Mg二元合金中，早期的原子團(tuán)簇演化過(guò)程并不十分明顯，而在三元Al-3.5Zn-2.5Mg合金中，時(shí)效初期形成了短程有序的Zn/Mg Co-Clusters，這與Mg原子的媒介催化(MeAiated Activator)的作用有關(guān)； 3)在四元的Al-1.8Cu-0.5Mg-0.4Si合金中

3、，合金時(shí)效初期快速形成了明顯的Si Clusters、Si/Va co-clusters以及少量Cu/Si、Cu/Mg/Si/Vaeancy復(fù)合團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。 2、微合金化元素對(duì)鋁合金時(shí)效過(guò)程的作用主要是通過(guò)微量元素與溶質(zhì)原子、微量元素與空位之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1)在Al-Ag合金中，In、Sn、Be元素顯著地抑制了合金時(shí)效初期的Ag原子的偏聚。其中In原子是通過(guò)在局部鎖定離散的空位，降低空位的可動(dòng)性；Sn、Be原子是

4、通過(guò)捕獲大量空位，一方面降低空位可動(dòng)性，另一方面在動(dòng)力學(xué)上也易造成空位坍塌而湮滅； 2)Li、Zn元素對(duì)時(shí)效早期Ag原子的團(tuán)聚影響較小，這與Li、Zn原子與Ag原子和空位均無(wú)明顯作用有關(guān)： 3)在Al-3.5Zn-2.5Mg合金中，Ag、Cu的添加對(duì)Zn/Mg復(fù)合團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的形成沒(méi)有明顯的影響，大部分Ag、Cu原子分布在Zn/Mg團(tuán)簇的周圍； 4)Be元素的添加抑制了Zn/Mg復(fù)合團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)大，形成了Zn/Mg/

5、Be短程有序的Co-Clusters，這主要是由于Be原子與Zn、Mg以及空位之間都有著強(qiáng)烈的相互作用有關(guān)。 3、團(tuán)簇輔助形核理論是實(shí)現(xiàn)Clustering過(guò)程和隨后時(shí)效析出過(guò)程之間跨越的理論框架，為我們理解時(shí)效早期的納米團(tuán)簇演變過(guò)程提供了思路。團(tuán)簇輔助形核主要是通過(guò)團(tuán)簇結(jié)構(gòu)降低新相形核的界面能和剪切應(yīng)變能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由團(tuán)簇輔助形核理論分析得出： 1)在Al-Zn-Mg-(Cu、Ag)合金中，Cu、Ag的機(jī)制是降低了Al