Ni-Cr-Al合金中D022相和L12相沉淀过程微观相场模拟.pdf

第36卷 第12期 稀有金属材料与工程 、，01．36．No．12 2007年 RARE ANDENG仆mERNG December2007 12月 MEl’ALM[ATERIALS Ni．Cr_Al合金中D仍2相和三J2相 沉淀过程微观相场模拟 卢艳丽，陈铮，王永欣，李永胜，褚忠 ． (西北工业大学，陕西西安710072) 摘要：基于微观相场动力学模型和微观弹性理论，对Ni，sCrl，Al。。合金的沉淀过程进行了研究。结果表明，合金沉淀 初期，DDz：相以失稳分解机制从无序基体中析出，三J2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，DD22相和三J2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(【loo】和【ool】)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，DD22相和三J2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。 关键词：Ni75Crl9A16o合金；沉淀；弹性应变能；微观相场；模拟 中图法分类号：TGlll．5 文献标识码：A 文章编号：l002．185xr2007)12—2099—05 基于Ginzburg．Landau动力学方程发展而来的微微观相场动力学模型利用以原子占据晶格位置的 观相场动力学模型【卜钔，将非均匀系统置于原子层面 几率来描述原子的组态和相形貌。设只(F，f)，晶(尹，f) 上，通过单晶格占位几率的非平衡自由能函数联系组 分和长程序参数，能够同时处理有序化和分解的扩散 点位置的几率， 对于三元体系， 由于 动力学，对于处理合金沉淀过程中的高度非线性、高 度非平衡状态动力学具有独特优势。 个方程是独立的。假设以A原子和B原子的占位几率 0】： 关于Ni—Cr-Al合金的相变机制，Pareige【5】和为两个独立变量，得到三元体系的微扩散方程为[9，1 Pareige—Schmuck【6J用3DAP和TEM实验并结合Monte Carlo法模拟了不同成分Ni—Cr．Al合金在600℃时有 序化和相分离过程。Wu[．7]利用相场模型结合由』掣2吉莩P力南‰”力剖㈩ Calphad得到的自由能和原子迁移率数据模拟了【掣。古加卅赢蝣，)翻] Ni．Cr_Al合金y+∥)，扩散对的微结构演化过程。 Broz【8】利用Themo．Calc软件计算850～1300℃下 Ni．Cr-Al合金沉淀过程中y+矿相边界及形貌。但均 没有利用序参数结合原子图像定量描述Ni．C卜Al合金 沉淀过程及其后期粗化规律。 本文将微观相场动力学模型与微观弹性理论耦合 在一起，研究了三元镍基合金初期沉淀机制和后期粗 化过程，从而预测了弹性约束系统中DD22相和三，2相 共存体系的整个沉淀过程。 1 理论模型 1．1三元体系的微观相场动力学模型 收稿初稿日期：2006．11—18；收到修改稿日期：2007．07．07 基金项目：国家自然科学基金资助项目；国家“863”资助项目(2002AA331051) luyaIlli@mail．nwpu．edu．cn 万方数据 稀有金属材料与工程 第36卷 1．2微观弹性理论 格点上颜色相同，合金处于无序基体状态。图1b为时 在微观弹性理论中，固溶体的应变能包括含物理