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。     

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。     

温度和弹性应变能对Ni75Al21.5Nb3.5合金原子有序行为的影响

利用微观相场法研究了应力和温度共同耦合作用下Ni75Al21.5Nb3.5合金的原子有序行为。结果表明:弹性应变能参数ξ越大,L10相的孕育期越短,所析出的L10相的最大体积分数更大,存在时间也更长,单一取向性也更明显。在同一温度下,Ni原子在αⅡ位的最小占位几率随ξ的增加而降低,而Al、Nb原子则呈相反的变化趋势;L10最大体积分数随ξ的增大先增加而后趋于稳定。在同一畸变能下,Ni原子在αⅡ位的最小占位几率随温度的升高而增加,而Al、Nb原子则恰好相反;L10最大体积分数随温度的升高先增大后减小。     

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-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.     

Ni75Al7.5V17.5相变过程中L12相合金元素占位几率演化的微观相场模拟（英文）

基于微观相场模型,研究Ni75Al7.5V17.5合金在相变过程中L12相内合金元素演化与DO22相生长之间的关系。研究表明,在L12相向DO22相转变的过程中,DO22相的长大可以分为两阶段。在早期,L12相内合金元素的成分基本不变,DO22相的长大主要受L12相间有序畴界的减少所控制。在后期,DO22相长大所需的V一部分来自L12相内部,一部分来自L12相体积的减少,其中,相内部为DO22相长大所提供的V则主要来自Al格点位置,由于L12相体积减少而富余的Al向L12相内部扩散迁移并主要占据Al格点位置,富余的Ni则同时向L12相内部和DO22相内部扩散,主要占据L12相的Ni位置。DO22相长大的后期主要受L12相内反位缺陷和第三组元的演化所控制。     

应变能对Ni_(75)Cr_(16.4)Al_(8.6)合金沉淀过程影响的微观相场研究

采用含应变能的微观相场法,模拟了应变能方式对Ni75Cr16.4Al8.6合金沉淀过程的影响.研究发现,无应变能状态,è相早期沉淀为等成分有序化加失稳分解机制,形成随机分布组织:固定应变能状态,è相早期沉淀为非经典形核长大机制,沿[101]方向长大,逐步转向弹性"软"方向[001],形成高度择优取向组织:渐变应变能状态,è相的早期沉淀机制与无应变能状态类似,组织演化规律接近固定应变能状态.     

四近邻对势对Ni75Al5V20合金沉淀机制影响的 微观相场模拟

利用微观相场动力学模型,研究了4近邻对势对Ni75Al5V20合金沉淀机制的影响.结果表明,不改变4近邻对势,DO22相和Ll2相沉淀机制均为失稳分解与非经典形核混合型机制.随Ni-Al4近邻对势V4Ni-Al向负值方向绝对值增大,Ll2相沉淀机制转变为失稳分解.随Ni-V4近邻对势V4Ni-V增大,DO22相沉淀机制转变为失稳分解,Ll2相转变为非经典形核机制,Ll2相中的Al浓度平衡值增大.随Al-V 4近邻对势V4Al-V向负值方向绝对值增大,对沉淀机制的影响趋势与V4Al-V增大类似;随V4Al-V向正值方向增大,与V4Al-V减小的影响类似.     

时效工艺对Ni75Al15Ti10合金沉淀过程的微观相场模拟

本文通过微观相场动力学模型模拟了Ni₇₅Al₁₅Ti₁₀合金的沉淀过程。首先通过原子演化图发现,沉淀过程分为两步,起初为L1₀相向L1₂相的转变,随后为化学计量比L1₂相的形成。随后研究了单级时效温度对微结构,原子占位以及原子扩散的影响,结果表明：随着温度升高无规则形状的γ′相变为规则立方体状并且择优取向显著;同时Al原子从γ′相界面向内部扩散,Ti原子正好相反。但是温度越高,原子占位以及有序化程度越低。为了提高γ′相的原子占位,我们进一步比较了双级时效对γ′相的影响。发现双级时效不仅能获得规则排列稳定的γ′相,同时还可以提高Al与Ti原子在其正位处的原子占位并抑制反位缺陷的产生。我们的实验结果在一定程度上为制备具有优异力学性能的Ni-Al-Ti合金提供了理论依据。     

Microscopic phase-field simulation coupled with elastic strain energy for precipitation process of Ni-Cr-Al alloys with low Al content

The precipitation process of Ni-Cr-Al alloy with low Al content was studied at atomic scale based on the microscopicphase-field kinetic model coupled with elastic strain energy.The aim is to investigate the effect of elastic strain energy onprecipitation mechanism and morphological evolution of the alloy.The simulation results show that in the early stage of precipitation,D022 phase and L12 phase present irregular shape,and they randomly distribute in the matrix.With the progress of aging,L12 phaseand D022 phase change into the quadrate shape and their orientations become more obvious.In the later stage,L12 phase and D022phase present quadrate shape with round corner and align along the[100]and[010]directions,and highly preferential selectedmicrostructure is formed.The mechanism of early precipitation of L12 phase in Ni-17%Cr-7.5%Al(mole fraction)alloy is the mixedstyle of non-classical nucleation growth and spinodal decomposition and the D022 phase is the spinodal decomposition.Themechanisms of early precipitation of L12 phase and D022 phase in Ni-12.5%Cr-7.5%Al alloy are both the non-classical nucleationand growth.The coarsening process follows the rule of preferential selected coarsening.     

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。     

Simulation of interphase boundary of Ni75AlxV25-x alloys using microscopic phase-field method

The evolution of ordered interphase boundary （IPB） of Ni75AlxV25-x alloys was simulated using the microscopic phase-field method. Based on the atomic occupation probability figure on 2D and order parameters, it was found that the IPB formed by different directions of θ phase has great effect on the precipitation of γ′ phase. The γ′ phase precipitated at the IPB that is formed by [100]θ direction where the （001）θ plane is opposite, and then grows up and the shape is strap at fmal. The IPB structure between γ′phase and θ phase is the same. There is no γ′ phase precipitate at the IPB where the （002）θ and （001）θ planes are opposite, the ordered IPB is dissolved into disordered area. There is γ′ phase precipitation at the IPB formed by the [001]θ and [100]θ directions, and the IPB structure is different between γ′ phase and the different directions of θ phase. The IPB where （001）γ′, and （100）θ plane opposite does not migrate during the γ′ phase growth, and γ′ phase grows along [100]θ direction.     

Phase-field simulation of phase separation in Ni75AlxV25-x alloy with elastic stress

The phase separation in Ni75AlxV25-x alloys incorporated with the elastic stress was investigated using the microscopic phase-field model. The final morphology of γ＇ and 0 is similar in spatial alignment, but the volume fraction of γ＇ phase increases and that of 0 decreases as the AI concentration increases. For the small elastic interactions of early-stage phase separation, the coarsening of 7＇ and 0 can be approximated by a linear growth law as predicated by Lifshitz and Slyozov and Wangner （LSW） theory. As the elastic interactions increase at late-stage coarsening, the growth rate decreases, and the growth presents quick increase at early-stage and slows down at late-stage.     

应变能对Ni75Al15V10合金预析出相影响的微观相场研究

采用微观相场方法,以Ni75Al15V10合金为例研究了应变能对预析出相的影响。研究发现：合金沉淀早期的应变能影响预析出相L10的析出。无应变能作用时,体系中没有预析出相L10相出现;应变能越大,L10预析出相的孕育期越短,析出量增加,稳定存在时间越长,且体系所析出的L10相的结构特征越明显。应变能较小时,无序基体有些区域先析出L10相,随后所析出的L10相转变为L12相,而在有些区域却直接析出L12相;当应变能较大时,基体大范围先析出L10相,随后部分L10预析出相溶解,只有未溶解部分最终能转变为L12相。