弹性畸变场下Ni75Al14Mo11合金的沉淀行为研究

摘要

镍基合金以其良好的抗高温蠕变性、抗疲劳性、抗氧化性及抗热腐蚀性等优点，被广泛应用到航空工业中，其中 Ni3X结构是镍基合金的主要沉淀强化相，其形貌直接影响到镍基合金的机械性能，而在沉淀过程中，弹性畸变能、原子间相互作用能对Ni3X型沉淀相的形貌、排列、析出难易程度等有重要的影响；同时镍基合金在沉淀过程中产生的有序畴界面结构对合金的性能也有一定的影响。
　　本文基于微观相场动力学模型，以 Ni75Al14Mo11合金为研究对象，运用MATLAB语言自编程序，形象、直观的模拟了该合金的沉淀过程，研究了弹性畸变能、原子间四近邻作用能对合金沉淀过程的影响，以及沉淀过程中界面的变化规律。
　　当弹性畸变能从无到有时，沉淀相形貌由椭圆状变为块状，分布由不规则随机排列变为沿弹性“软”方向规则排列，具有一定方向性；弹性畸变能对短程 DO22有序相的析出有抑制作用，并且对沉淀粗化过程的影响要大于对析出过程的影响。
　　弹性畸变能对沉淀相的有序化及原子簇聚的影响并不是随着其增加而简单的起抑制或促进作用，而是与其取值范围有关。由于当弹性畸变能常数为0和500的两条平均成分序参数值重叠在一起，说明弹性畸变能常数B=0时对沉淀相的有序化及原子簇聚的影响与B=500时的影响是一致的。
　　Ni-Mo最近邻、第三近邻原子间作用能增加，促进了Ni75Al14Mo11合金早期沉淀相的有序化和簇聚，抑制了后期镍原子的反向析出；次近邻、第四近邻原子间作用能增大对沉淀过程的影响与最近邻和第三近邻作用能的影响相反。Ni-Al最近邻、第三近邻原子间作用能增加，促进了Ni75Al14Mo11合金沉淀的全过程，次近邻、第四近邻原子间作用能增大抑制了Ni75Al14Mo11合金过程的全过程。
　　Al-Mo最近邻、第三近邻原子间作用能增大，抑制了Ni75Al14Mo11合金的沉淀全过程；次近邻原子间作用能增大，促进了早期沉淀相的有序化和簇聚，抑制了后期镍原子的反向析出；三种原子的最外层原子间作用能对沉淀的前期影响较大。
　　Ni75Al14Mo11合金沉淀中形成的界面都是由()γ′001面与()γ′001面组成的，随着沉淀过程的进行，组成界面的原子个数不断增加，反向析出的镍原子由有序结构逐渐变为无序状态；但界面没有发生移动，只是由于界面中不断析出镍原子使得有序畴间界面变宽。

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第1章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 镍基合金沉淀过程的研究进展

1.3 本文主要的研究目的及内容

1.4 本文的结构框架

第2章 微观相场动力学模型

2.1 模型的假设

2.2 模型的特点

2.3 三元合金体系相场动力学方程

2.4 本文研究对象

2.5 计算环境

第3章 弹性畸变能对三元Ni75Al14Mo11合金沉淀机制的影响

3.1 沉淀相的有序结构

3.2 原子有序化及簇聚

3.3 平均序参数

3.4 畸变能常数为0 时的Ni75Al14Mo11合金沉淀过程

3.5 畸变能常数为300时的Ni75Al14Mo11合金沉淀过程

3.6 畸变能常数为500时的Ni75Al14Mo11合金沉淀过程

3.7 不同弹性畸变能常数的比较

3.8 生成焓

3.9 本章小结

第4章 四近邻作用能对三元Ni75Al14Mo11合金沉淀机制的影响

4.1 Ni75Al14Mo11合金沉淀过程的原子演化图

4.2 Ni-Mo四近邻作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀机制的影响

4.3 Ni-Al四近邻作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀机制的影响

4.4 Al-Mo四近邻作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀机制的影响

4.5 本章小结

第5章Ni75Al14Mo11三元合金沉淀过程中界面的变化

5.1界面结构类型

5.2 界面的演化过程

5.3 本文模拟结果与他人实验结果的对比

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

攻读硕士期间参加的科研项目

致谢