Ni-Al合金沉淀動力學(xué)的相場法研究.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)動機和工業(yè)燃?xì)廨啓C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化相γ'相的體積分?jǐn)?shù)、空間排布和顆粒尺寸，而沉淀動力學(xué)又決定著合金最終的微觀組織。因此，鎳基高溫合金沉淀動力學(xué)是該類合金研究的重點。
　　本文利用相圖計算熱力學(xué)參數(shù)及亞點陣模型，采用與成分場演化相關(guān)的Cahn-Hillia

2、rd方程和與有序參數(shù)場有關(guān)的Ginzburg-Landau方程對Ni-Al合金的沉淀過程進(jìn)行模擬。研究了溫度和成分對Ni-Al合金γ'相沉淀動力學(xué)的影響規(guī)律，以及反相Ni-Al合金中γ相沉淀動力學(xué)行為。
　　Ni-17.2 at.％Al合金在溫度為1073 K下時效，γ'相平均顆粒半徑與時效時間之間存在指數(shù)關(guān)系:∝tn，并表現(xiàn)為形核與長大、長大和粗化以及穩(wěn)態(tài)粗化三個明顯的階段。相對于這三個階段，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效時間的增加而降低，而粒徑分布的寬度隨著時效時間的增加而變寬。
　　對于Ni-17at.％ Al合金，隨著時效溫度由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)時效

4、溫度為1173K時，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，峰值對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化半徑r/由小于1.0向右移動到大于1.0，并逐步靠近BW(Brailsford-Wynblatt)理論所預(yù)測的位置。
　　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制。時效溫度為1200K時反相Ni-