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Al-Li合金的分级时效和回归再时效的微观相场模拟

作　者: 徐国栋
导　师: 陈铮
学　校: 西北工业大学
专　业: 计算材料学
关键词: Al-Li合金微观相场分级时效回归再时效
分类号: TG156.92
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 143次
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内容摘要

本文采用微观相场方法，模拟了Al-Li合金的单级时效、分级时效、回归再时效工艺。模拟程序基于离散格点形式的微扩散方程和非平衡自由能函数，可描述原子簇聚、有序化、长大、粗化等时效过程，得到了原子图像、序参数、有序相的体积分数及尺寸等。分级时效的沉淀相颗粒密度大、平均尺寸小，有序相尺寸分布范围变窄、曲线峰值对应的尺寸小，低浓度(Al-8.7at.％Li)和高浓度(Al-14.5at.％Li)合金，效果相对明显。低浓度分级时效的体积分数略小。低浓度合金预时效和再时效同属亚稳区时，高浓度合金预时效和再时效同属失稳区时，预时效温度低者分级时效的效果较好；中间浓度(Al-11.7at.％Li)合金预时效在失稳区，再时效在过渡区，不同预时效温度的效果相近。随着Li原子浓度的增加，分级时效的颗粒密度、平均尺寸之间的差异增加，再时效时间对有序相尺寸分布影响不太明显。与单级时效相比，采用完全回归再时效工艺，高浓度合金的沉淀相颗粒密度增大、颗粒细化，有序相尺寸分布范围变窄，曲线峰值对应的尺寸小：中间浓度合金的效果不明显；低浓度合金的沉淀相颗粒密度降低、颗粒粗化。采用不完全回归再时效，低浓度合金颗粒密度略有增大、颗粒稍有细化；对中间浓度合金和高浓度合金的效果不太理想。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章文献综述  10-19
  1.1 铝锂合金研究进展  10-11
  1.2 沉淀理论  11-13
    1.2.1 沉淀相的形核  11
    1.2.2 沉淀相的长大  11-12
    1.2.3 沉淀相的粗化  12-13
    1.2.4 统一理论  13
  1.3 铝锂合金的热处理  13-17
    1.3.1 铝锂合金的时效工艺  13-15
    1.3.2 回归再时效热处理  15
    1.3.3 铝锂合金的微观结构  15-16
    1.3.4 铝锂合金的强化机制  16
    1.3.5 主要强化δ′(Al_3Li)相  16-17
  1.4 沉淀过程的计算机模拟  17-18
  1.5 本文的研究内容及架构体系  18-19
第二章微观相场动力学模型  19-28
  2.1 引言  19
  2.2 模型的基本假设  19-20
  2.3 动力学模型的建立  20-24
    2.3.1 微观相场方程  20-21
    2.3.2 微观朗之万(Langevin)方程  21
    2.3.3 傅立叶空间中的微观朗之万方程  21-22
    2.3.4 应用于fcc的晶格  22-23
    2.3.5 三维问题的二维近似  23-24
    2.3.6 热起伏的产生  24
  2.4 模型的特点和优点  24-26
  2.5 合金浓度的选择  26
  2.6 计算过程  26-28
第三章 Al-Li合金的分级时效微观相场模拟  28-58
  3.1 引言  28-29
  3.2 Al-8.7at.%Li合金分级时效  29-41
    3.2.1 Al-8.7at.%Li合金分级时效的原子图像演化  29-34
    3.2.2 Al-8.7at.%Li合金分级时效δ′相的体积分数、密度及尺寸分析  34-38
    3.2.3 Al-8.7at.%Li合金分级时效δ′相形成的序参数变化  38-41
  3.3 Al-11.7at.%Li合金分级时效  41-48
    3.3.1 Al-11.7at.%Li合金分级时效的原子图像演化  41-46
    3.3.2 Al-11.7at.%Li合金分级时效δ′相的体积分数、密度及尺寸分析  46-47
    3.3.3 Al-11.7at.%Li合金分级时效δ′相形成的序参数变化  47-48
  3.4 Al-14.5at.%Li合金分级时效  48-58
    3.4.1 Al-14.5at.%Li合金分级时效的原子图像演化  48-54
    3.4.2 Al-14.5at.%Li合金分级时效δ′相的体积分数、密度及尺寸分析  54
    3.4.3 Al-14.5at.%Li合金分级时效δ′相的形成序参数变化  54-58
第四章 Al-Li合金回归再时效微观相场模拟  58-80
  4.1 引言  58
  4.2 Al-8.7at.%Li合金回归再时效  58-64
    4.2.1 Al-8.7at.%Li合金回归再时效的原子图像演化  58-63
    4.2.2 Al-8.7at.%Li合金回归再时效δ′相的体积分数、密度及尺寸分析  63-64
    4.2.3 Al-8.7at.%Li合金不完全回归再时效δ′相形成的序参数变化  64
  4.3 Al-11.7at.%Li合金回归再时效  64-70
    4.3.1 Al-11.7at.%Li合金回归再时效的原子图像演化  64-67
    4.3.2 Al-11.7at.%Li合金回归再时效δ′相的体积分数、密度及尺寸分析  67-70
    4.3.3 Al-11.7at.%Li合金不完全回归再时效δ′相形成的序参数变化  70
  4.4 Al-14.5at.%Li合金回归再时效  70-77
    4.4.1 Al-14.5%Li合金回归再时效的原子图像演化  70-71
    4.4.2 Al-14.5%Li合金回归再时效δ′相体积分数、密度及尺寸分析  71-76
    4.4.3 Al-14.5%Li合金不完全回归再时效δ′相形成的序参数变化  76-77
  4.5 模拟和实验结果的对比  77-80
结论  80-81
参考文献  81-86
攻读硕士学位期间发表的论文  86-87
致谢  87-88

Al-Li合金的分级时效和回归再时效的微观相场模拟

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