微观相场法研究Ni-Al-Fe合金原子间作用势的变化规律

基于微观相场理论,利用Khachaturyan所给原子间作用势与长程序参数关系方程得出L12结构第一近邻原子间作用势推演公式,反演出Ni-Al-Fe合金L12结构第一近邻原子间作用势。反演结果表明,Ni-Al和Ni-Fe第一近邻原子间作用势(即WNi-Al和WNi-Fe)随温度升高而增大。随Al原子浓度增大,WNi-Al增大而WNi-Fe减小,反之亦然。且原子间作用势随温度升高呈线性增大;原子间作用势随原子浓度变化近似呈线性变化。将反演作用势反代入到微观相场方程中得到的原子演化图的晶粒更细,同时其有序结构的有序度会更高。     

外势场作用对Al-Cu-Fe准晶自由能影响的计算

基于Thomas-Fermi模型,计算研究了电场作用下Al-Cu-Fe系合金及其Al62.5 Cu25 Fe12.5,准晶相的自由能和吉氏自由能的变化趋势.结果表明:固溶温度下Al62.5,Cu12.5,准晶的电场稳定性最低,其次是化合物Al7Cu2Fe,二元化合物Al2Cu的稳定性要远高于前两者,但比固溶体的电场稳定性要低.正、负边界势和极板电压作用下,准晶、化合物、固溶体的自由能与吉氏自由能随边界势和极板电压的升高而升高,且近似零点对称,但正边界势和正极板电压的作用要比负边界势和负极板电压的作用强.     

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.     

有序能对Ni75Al15Cr10合金Cr替代行为影响的微观相场研究

通过微观相场方法研究了Ni75Al15Cr10合金在1073 K时效时,不同原子间有序能下Cr原子的替代行为.结果表明,在γ'有序相中,同时存在Ni-Al原子反位和Cr原子对Ni和Al原子的替代行为,其中以替代行为为主;随着第1,3层Ni-Al和Ni-Cr有序能的增大,Cr原子替代Al位的趋势增大,替代Ni位的趋势减小;第2,4层Ni-Al和Ni-Cr有序能增大时,Cr原子替代Ni位的趋势增大,替代Al位的趋势减小;第1,3层Al-Cr有序能增大时,Cr替代Ni位的趋势增大,替代Al位的趋势减小;第2,4层Al-Cr有序能增大时,Cr替代Ni位的趋势减小,替代Al位的趋势增大.     

Ni75Cr19Al6合金中DO22相标度行为的含应变能微观相场研究

基于含应变能的微观相场动力学模型,利用结构函数归一化因子和标度函数,对Ni75Cr19Al6合金沉淀后期DO220相的粗化行为进行研究.结果表明:DO22相的结构函数归一化因子和标度函数在沉淀后期阶段均表现出标度行为,加入应变能后,DO22有序畴尺寸在非弹性"软"方向上的长大受到阻碍,DO22有序畴的体积分数也减小,结构函数的归一化结构因子和标度函数曲线峰值均小于未加应变能的值.     

有序畴界原子结构及其迁移特征的微观相场研究

利用微观相场模型研究了DO22 (Ni3V) 相间有序畴界原子层次的结构及其迁移特征。研究表明：界面的迁移性与界面结构有关。界面的迁移过程中,V原子跃迁至最近邻的Ni格点处并与之交换,原子的跃迁行为具有位置选择性。原子跃迁行为的位置选择性使得界面迁移前后界面结构保持不变。界面迁移过程及其特征可以用过渡界面来表征,每一种可迁移界面都按照自有的原子跃迁模式进行迁移,并且在迁移的过程中只形成一种独特的过渡界面,界面迁移过程中的原子跃迁模式是诱导界面迁移的热力学和动力学最优化路径。     

微观相场法反演L12结构的原子间相互作用势

基于微观相场理论,根据Khachaturyan的占位几率和能量关系方程,推导出L12结构的第一近邻原子间相互作用势与长程序参数关系的反演方程-4W1·η/kBT=1n(1-η)[1-c(1+3·η)]/(1+3·η)[1-c(1-η)],根据该方程,只需输入根据相图中L12结构相变点的温度和原子浓度,就可以计算出不同温度和原子浓度下的L12结构的第1近邻原子间相互作用势,计算结果与第1性原理及其他方法计算的值接近;同时在计算过程中发现了L12结构的第1近邻原子间相互作用势在析出L12相的相图范围内随温度和原子浓度变化.     

Ni75Cr16.4Al8.6合金粗化过程标度行为的微观相场研究

基于微观相场模型,研究Ni75Cr16.4Al8.6的粗化后期演化过程。结果表明：L12相和DO22相的标度函数曲线图表明合金沉淀在粗化阶段均表现出标度行为,不加应变能时DO22相结构函数因子和标度函数峰值均大于L12相;加入应变能后,两相的结构函数因子和标度函数的峰值均变小,反映了应变能对两相沉淀粗化过程的阻碍影响;相对于L12相,DO22相减小幅度更大,L12相结构函数因子和标度函数峰值大于DO22相,应变能对DO22相的阻碍作用更大。     

SiCP颗粒增强Al基复合材料的瞬间液相连接

采用Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层在923K进行了SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接。研究表明,无压连接时,接头强度随保温时间延长有所增高,但界面处会存在纯金属（无增强颗粒）区域和氧化物夹杂,是导致接头强度不高的主要原因。加压TLP连接则能有效改善界面组织和接头性能。采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层加压连接时接头强度可达189．6MPa,约为母材强度的85％。本文对压力的作用和复合材料TLP连接界面特性进行了讨论。     

铸铁水平连铸中圆坯凝固过程的数值模拟

将铸铁水平连铸中圆坯凝固过程的整个传热系统作为模拟对象,采用自由热收缩模型计算铸坯与结晶器的界面传热系数,从非稳态传热的角度并按照柱坐标系中二维传热的方式进行铸坯凝固过程的数值模拟,在数值计算中,采用静、动坐标系相结合的方法,使铸坯传热的控制方程得以简化且便于耦合处理结晶器与铸坯的温度场计算,由此确立的模拟方法可用于模拟不同尺寸的圆坯在各种工艺条件下的凝固过程。