学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

合金有序化和调幅分解的微观相场模拟

作　者: 张艳红
导　师: 朱景川
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 匀相转变调幅分解有序化微观相场方程铁基合金
分类号: TG131
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 106次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本论文采用微观相场方法研究了二元铁基合金有序化与三元铁基合金调幅分解过程,并在此基础上结合微观弹性力学理论和离散格点形式的微观扩散方程研究了弹性能对有序化与调幅分解行为的影响。此模型可用于研究二元和三元置换型沉淀合金的共性问题,无需预先设定新相结构和相变路径,可自动描述可能的非平衡相、原子簇聚等,包容沉淀全过程和全部成分范围。对二元合金有序化及后期粗化过程的模拟表明:未考虑弹性畸变能时,当合金成分低于化学计量比成分时,有序相先大范围离散出现,被无序相隔开,然后有序相逐渐联通,面积越来越大;溶质原子从无序相扩散到有序相,使无序相区溶质原子贫乏,同时有序相浓度升高,有序程度越来越大,最后有序相粗化;当成分高于化学计量比成分时,溶质原子从有序相扩散到无序相,使无序相处溶质原子富集。考虑弹性畸变能时,沉淀过程越靠后,弹性畸变能对低浓度合金形貌影响越明显。颗粒与颗粒间的相对位置也不再保持随机状态,而是隐约出现了方向性,趋向于沿弹性“软“方向排列。同时对有序相内浓度和长程序参数曲线做了分析,结果表明弹性应变能对有序化过程有阻碍作用,但并未改变演化机制。对三元合金调幅分解及后期粗化过程的模拟表明,不考虑弹性应变能时,分解组织具体形貌决定于材料初始成分:在三组元成分相等或有一组元成分极低时形成以多数相为基体,少数相为孤立球形的组织;其余成分形成以三组元各自为相的三相平衡组织,两相α、β都以离散的富集粒子存在于γ黑色贫瘠区的基体。离散两相的析出顺序取决于初始成分:浓度高的组元先开始失稳,随着后析出相失稳、粗化长大,后失稳相和先失稳相发生“碰撞”,碰撞后限制了另一相在相遇面上的生长。加入弹性应变能以后,沉淀相颗粒由原来离散分布的等轴状粒子逐渐向不规则颗粒状转变。随着弹性应变能的增大,发生调幅分解的速度越快,颗粒越弥散。与二元合金调幅分解类似,弹性应变能的增大加快了调幅分解的进行。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-22
  1.1 引言  9
  1.2 经典相变理论  9-14
    1.2.1 非匀相转变  9-12
    1.2.2 匀相转变  12-14
  1.3 材料学中的模拟方法  14-18
    1.3.1 材料模拟尺度及方法概述  14-15
    1.3.2 相场方法模型  15-18
  1.4 匀相转变的研究概况  18-20
    1.4.1 失稳有序化的研究进展  18
    1.4.2 调幅分解的研究进展  18-20
  1.5 铁基合金匀相转变研究现状  20-21
  1.6 本文的研究目的和意义及主要研究内容  21-22
第2章微观相场动力学模型和算法  22-39
  2.1 引言  22
  2.2 模型的基本假设  22
  2.3 二元体系动力学模型  22-28
    2.3.1 微观相场方程  22-23
    2.3.2 微观Langevin 方程  23-24
    2.3.3 傅立叶空间中的微观Langevin 方程  24
    2.3.4 应用到b.c.c 晶格  24-25
    2.3.5 三维b.c.c 晶格的二维投影动力学  25-26
    2.3.6 热起伏的产生  26-27
    2.3.7 微扩散方程与连续扩散方程的关系  27-28
  2.4 微观弹性力学理论  28-31
  2.5 微扩散方程和微观弹性力学理论的耦合  31-32
  2.6 无量纲形式的动力学方程  32-33
  2.7 三元体系含畸变能的微观相场动力学模型  33-36
    2.7.1 三元体系微观扩散方程  33
    2.7.2 傅立叶空间中的微观Langevin 方程  33-35
    2.7.3 近邻原子间相互作用近似  35
    2.7.4 最终动力学方程  35-36
  2.8 模型的特点和优点  36-38
  2.9 编程思路  38-39
第3章二元合金有序化过程的模拟  39-63
  3.1 引言  39
  3.2 模型的相图  39-40
  3.3 忽略弹性应变能的有序化过程的研究  40-49
    3.3.1 C_0=0.09 合金有序化过程模拟  40-44
    3.3.2 C_0=0.2 合金有序化过程模拟  44-47
    3.3.3 C_0=0.9 合金有序化过程模拟  47-49
  3.4 含弹性应变能的有序化过程的模拟  49-62
    3.4.1 C_0=0.09 合金加入弹性应变能的有序化模拟  50-53
    3.4.2 C_0=0.18 合金加入弹性应变能的有序化模拟  53-57
    3.4.3 C_0=0.9 合金加入弹性应变能的有序化模拟  57-62
  3.5 本章小结  62-63
第4章三元合金调幅分解的模拟  63-85
  4.1 引言  63
  4.2 模型的热力学条件  63-65
  4.3 忽略弹性应变能的调幅分解模拟  65-76
    4.3.1 在区域1 选取特定成分  65-68
    4.3.2 在区域2 选取特定成分  68-76
  4.4 含弹性应变能的调幅分解的模拟  76-83
    4.4.1 C_1=C_2=C_3=1/3 合金的模拟  76-79
    4.4.2 C_1=0.75.C_2=0.16,C_3=0.09 合金的模拟  79-83
  4.5 实验对照  83-84
  4.6 本章小结  84-85
结论  85-86
参考文献  86-90
致谢  90

合金有序化和调幅分解的微观相场模拟

内容摘要

全文目录

相似论文