鎳基合金沉淀過程及原子間相互作用勢(shì)的微觀相場(chǎng)理論研究.pdf

1、合金的微觀組織很大程度上由其沉淀行為和機(jī)制決定，包括：合金結(jié)構(gòu)和顯微組織形貌，相沉淀機(jī)制，合金形核長(zhǎng)大粗化全過程，合金原子簇聚和沉淀過程，原子擇優(yōu)占位和反位缺陷，界面結(jié)構(gòu)和遷移性，相析出序列以及預(yù)析出相等。與實(shí)驗(yàn)方法相比，采用原子層面的計(jì)算機(jī)模擬研究具有必要性和無可比擬的優(yōu)越性。原子間相互作用勢(shì)是所有原子水平凝聚態(tài)物質(zhì)計(jì)算的基礎(chǔ)，發(fā)展溫度、濃度、結(jié)構(gòu)相關(guān)的原子間作用勢(shì)計(jì)算模型、方法，對(duì)材料的計(jì)算機(jī)模擬具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

2、>　　本文是基于微觀相場(chǎng)理論模型進(jìn)行的部分研究，以三元合金Ni75AlxMo25-x為研究對(duì)象，依次研究了Ni75Al14Mo11合金的相沉淀過程，四近鄰原子間相互作用勢(shì)對(duì)合金沉淀過程的影響，并在此基礎(chǔ)上利用微觀相場(chǎng)理論反演出了L12相和DO22相隨溫度和溶質(zhì)原子濃度變化的異類原子間的第一近鄰原子間相互作用勢(shì)。
　　通過模擬計(jì)算1073K時(shí)效溫度下Ni75Al14Mo11合金的相沉淀過程及沉淀相中的原子占位規(guī)律，得出：L10過渡相

3、在原子演化圖中呈現(xiàn)出兩種取向，和二維平面投影圖中的Ⅰ-型和Ⅱ-型兩種結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)；相沉淀過程包括：溶質(zhì)原子簇聚、早期L10過渡相和L12結(jié)構(gòu)的析出、有序化、有序相生成、有序相長(zhǎng)大和粗化，幾個(gè)過程連續(xù)進(jìn)行。整個(gè)過程中，沒有出現(xiàn)DO22結(jié)構(gòu)的Ni3Mo相。L10過渡相向L12結(jié)構(gòu)有序相的轉(zhuǎn)變體現(xiàn)為個(gè)點(diǎn)顏色和原子占位幾率的變化過程：α1格點(diǎn)位置（面心位置）逐步被Ni原子所占據(jù)；α2格點(diǎn)位置（面心位置）在很短的一個(gè)階段被Al原子和Mo原子占據(jù)，然

4、后Ni原子逐步占據(jù)該位置；β格點(diǎn)位置（頂角位置）主要由Al原子和Mo原子共同占據(jù)，且在相沉淀的整個(gè)過程中Al原子在β格點(diǎn)的占位幾率始終高于Mo原子；Mo原子在Ni3Al中優(yōu)先占據(jù)Al位，最終平衡相為L(zhǎng)12結(jié)構(gòu)Ni3（AlMo）復(fù)合相。
　　Ni-Al四近鄰原子間相互作用勢(shì)改變時(shí)，第一、三近鄰Ni-Al原子間相互作用勢(shì)增大將促進(jìn)Al和Mo原子的有序化和簇聚；第二、四近鄰Ni-Al原子間相互作用勢(shì)增大抑制Al和Mo原子的有序化和簇聚。

5、Ni-Mo四近鄰原子間相互作用勢(shì)改變時(shí)，第一、三近鄰Ni-Mo原子間相互作用勢(shì)增大將促進(jìn)Mo原子的有序化，對(duì)Al原子的有序化值幾乎沒有影響，而同時(shí)抑制Al和Mo原子簇聚；第二、四近鄰Ni-Mo原子間相互作用勢(shì)增大時(shí)，抑制Al和Mo原子的有序化而促進(jìn)兩種原子的簇聚。對(duì)比發(fā)現(xiàn)Ni-Al和Ni-Mo四近鄰原子間相互作用勢(shì)改變時(shí)，兩者第一、三近鄰原子間相互作用勢(shì)增大將縮短有序相的形核孕育期，而第二、四近鄰原子間相互作用勢(shì)增大時(shí)延長(zhǎng)有序相的形核孕

6、育期。基于微觀相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)Khachaturyan所給占位幾率和能量之間關(guān)系的方程推導(dǎo)出了L12和DO22結(jié)構(gòu)溫度、濃度和結(jié)構(gòu)相關(guān)的微觀相場(chǎng)反演原子間作用勢(shì)方程，為：(此處公式省略)
　　根據(jù)推導(dǎo)出的反演方程，計(jì)算了Ni75AlxMo25-x合金體系中L12結(jié)構(gòu)Ni3Al和DO22結(jié)構(gòu)Ni3Mo的原子間相互作用勢(shì)，發(fā)現(xiàn)Ni-Al和N i-Mo的最近鄰原子間作用勢(shì)與溫度、濃度均呈近似線性變化關(guān)系。把計(jì)算所得的原子間相互作用勢(shì)