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对于合金弹性应力下NiAl合金γ’相沉淀行为科技

收藏本文 2024-02-25 点赞:9900 浏览:36103 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:镍基高温合金具有优异的高温强度、韧性、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能,被广泛运用于航空、航天等领域。镍铝合金γ’相的体积分数、尺寸、组织形态及空间分布决定着合金的强化程度。由此,Y’相的微观结构以及粗化行为探讨对提升合金性能非常重要。利用相场策略和微观弹性论述,采取周期性边界条件和半隐式傅里叶谱算法,在傅里叶空间中对Ginzburg-Landau方程和Cahn-Hilpard相场方程求解。利用Matlab7.0编程,探讨了弹性应力、Al浓度以及温度对Ni-Al合金丫’相沉淀历程的影响规律和丫’相的转变动力学和粗化行为。在晶格畸变引起的弹性应力作用下,Ni-18at.%Al合金γ’相的微观形貌由最初的球形逐渐变为方块状或长方块状,且沿弹性应变能最小的[10]和[01]方向分布。弹性应力会抑制Y’相的长大和粗化历程。γ’相有序化速率较成分变化速率快。随着Al浓度的上升,Ni-Al合金γ’相的微观形貌由低浓度时的块状和长条状混合组织转变为高浓度下长条状分布,其成分、序参数以及体积分数变化加速,粗化速率减小。弹性应力对γ’相粗化历程的影响起主导作用。随着时效温度的降低,Ni-Al合金γ’相的微观形貌由高温时的方块状转变为较低温时的长方块状分布,同时块状的颗粒长大粗化并相互连接,其成分、序参数以及体积分数变化加速,γ’相的数量不断增加、粗化速率不断减小。Ni-Al合金Y’相在粗化历程中,其颗粒尺寸与时间的立方根成正比。弹性应力作用下,Y’相的粗化行为符合LSEM论述。弹性应变会阻碍γ’相的长大和粗化历程。关键词:Ni-Al合金论文沉淀论文相场论文微观组织论文粗化论文

    摘要5-6

    Abstract6-9

    1. 绪论9-21

    1.1 探讨背景及作用9-10

    1.2 材料模拟探讨策略10-12

    1.2.1 分子动力学策略10-11

    1.2.2 第一性原理策略11

    1.2.3 蒙特卡罗策略11-12

    1.3 相场法组织模拟12-14

    1.3.1 相场法的特点13

    1.3.2 相场法模拟的步骤13

    1.3.3 相场法进展近况13-14

    1.4 镍基高温合金强化机理14-16

    1.4.1 固溶强化14

    1.4.2 沉淀强化14-16

    1.5 合金沉淀转变论述16-19

    1.5.1 经典论述16-18

    1.5.2 非经典形核长大论述18

    1.5.3 共格应变对粗化机制的影响18

    1.5.4 沉淀历程的相场法模拟18-19

    1.6 镍铝合金沉淀历程探讨进展19

    1.7 本论文探讨内容19-21

    2. 相场模型21-31

    2.1 相场模型的论述基础21-23

    2.1.1 引言21

    2.1.2 朗道论述21-22

    2.1.3 金兹堡-朗道论述22-23

    2.2 相场模型23-24

    2.2.1 相场法基本原理23

    2.2.2 相场基本方程23-24

    2.3 Ni-Al合金相场模型的建立24-31

    2.3.1 相场制约方程25-28

    2.3.2 方程的数值解28-29

    2.3.3 Ni-Al合金物性参数29

    2.3.4 数值模拟历程29-31

    3. 弹性应力下 Ni-Al合金沉淀历程探讨31-46

    3.1 不同Al浓度下Ni-Al合金微观结构演变31-35

    3.1.1 Ni-17.8at.%Al合金微观结构演变31

    3.1.2 Ni-18.2at.%Al合金微观结构演变31-33

    3.1.3 Ni-18.4at.%Al合金微观结构演变33-35

    3.2 A1浓度对Ni-Al合金沉淀历程的影响规律35-38

    3.2.1 Al浓度对Ni-Al合金成分与序参数变化的影响35-38

    3.2.2 Al浓度对Ni-Al合金γ’相体积分数变化的影响38

    3.3 不同温度下Ni-Al合金微观结构演变38-42

    3.3.1 T=1160K时Ni-Al合金微观结构演变38-39

    3.3.2 T=1140K时Ni-Al合金微观结构演变39-41

    3.3.3 T=1120K时Ni-Al合金微观结构演变41-42

    3.4 温度对Ni-Al合金沉淀历程的影响规律42-45

    3.4.1 温度对Ni-Al合金成分与序参数变化的影响42-45

    3.4.2 温度对Ni-Al合金γ’相体积分数变化的影响45

    3.5 本章小结45-46

    4. Ni-Al合金沉淀相的粗化机制46-62

    4.1 Ni-Al合金γ’相转变动力学46-57

    4.1.1 弹性应力对Ni-Al合金γ’相微结构的影响46-52

    4.1.2 弹性应力对Ni-Al合金沉淀历程的影响52-54

    4.1.3 弹性应力对Ni-Al合金沉淀动力学的影响54-57

    4.2 Ni-Al合金γ’相的粗化行为57-61

    4.2.1 弹性应力对Ni-Al合金粗化行为的影响57-58

    4.2.2 温度对Ni-Al合金粗化行为的影响58-60

    4.2.3 Al浓度对Ni-Al合金粗化行为的影响60-61

    4.3 本章小结61-62

    结论62-63

    致谢63-64

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