Fe-Cr基不銹鋼以其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、耐腐蝕性和抗輻照損傷性能,在核電站等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在300-550℃范圍內(nèi)服役時(shí),合金中的鐵素體相發(fā)生分解,形成體心立方結(jié)構(gòu)富Fe的α相和富Cr的α’相,合金的抗腐蝕性和韌性等力學(xué)性能惡化,引起“475℃脆性”現(xiàn)象,從而影響材料的使用壽命和安全性。此外,Fe-Cr合金的相分解機(jī)制隨著成分和溫度而變化。因此,研究α’’相的分解機(jī)制、微觀組織演化及長(zhǎng)大行為對(duì)評(píng)估和預(yù)測(cè)該合金在服役條件的性能變化有理論意義�；贑ahn-Hilliard擴(kuò)散方程,建立與成分場(chǎng)演化相關(guān)的Fe-Cr合金三維相場(chǎng)模型,并對(duì)合金中α’相分離過(guò)程進(jìn)行模擬。同時(shí),與透射電鏡（TEM）和三維原子探針（3DAPT）等實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,研究α’相的微觀組織演變和分解機(jī)制,以及溫度和成分對(duì)Fe-Cr合金α’相分離動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律。Fe-Cr合金中析出的α’相在三維空間隨機(jī)分布,且與基體間形成共格界面。在時(shí)效過(guò)程中,α’相長(zhǎng)大和粗化以O(shè)stwald熟化和連接合并兩種機(jī)制進(jìn)行,其尺寸大小與時(shí)效時(shí)間之間存在＜r∝tn關(guān)系。α’相的析出引起沉淀強(qiáng)化,使得合金硬度在時(shí)效早期快速增加,后期階段增加緩... 

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1. 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 材料計(jì)算與模擬
        1.2.1 計(jì)算與模擬對(duì)材料研究的意義
        1.2.2 材料模擬方法
    1.3 材料微觀組織的相場(chǎng)模擬
        1.3.1 相場(chǎng)模擬的特點(diǎn)及應(yīng)用
        1.3.2 自由能密度泛函
        1.3.3 計(jì)算方法
    1.4 Fe-Cr合金α/α'相分解機(jī)制
    1.5 Fe-Cr合金α/α'相分解研究現(xiàn)狀
        1.5.1 α/α'相分解的實(shí)驗(yàn)研究
        1.5.2 α/α'相分解的相場(chǎng)法研究
    1.6 本文的研究?jī)?nèi)容
2. 研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備
        2.1.2 合金固溶處理及時(shí)效處理
        2.1.3 材料硬度測(cè)試
        2.1.4 微觀組織分析
    2.2 相場(chǎng)模型的建立
        2.2.1 相場(chǎng)基本方程
        2.2.2 Fe-Cr合金相場(chǎng)模型
    2.3 實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究過(guò)程
3. α'相分解機(jī)制及濃度對(duì)其轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的影響
    3.1 引言
    3.2 Fe-Cr合金相分解機(jī)制的連續(xù)相場(chǎng)模擬
        3.2.1 Fe-Cr合金在形核和長(zhǎng)大區(qū)域的α'相析出
        3.2.2 Fe-Cr合金在靠近失穩(wěn)分解線(xiàn)區(qū)域的α相析出
        3.2.3 Fe-Cr合金在失穩(wěn)分解區(qū)域的α'相析出
    3.3 Fe-Cr合金α'相TEM微觀組織分析
    3.4 濃度對(duì)Fe-Cr合金納米相分離動(dòng)力學(xué)的影響
        3.4.1 濃度對(duì)α'相體積分?jǐn)?shù)變化的影響
        3.4.2 濃度對(duì)α'相平均半徑變化的影響
        3.4.3 濃度對(duì)α'相顆粒數(shù)密度變化的影響
    3.5 Fe-Cr合金α'相析出對(duì)硬度的影響
    3.6 本章小結(jié)
4. 溫度對(duì)Fe-Cr合金α'相析出動(dòng)力學(xué)的影響
    4.1 引言
    4.2 Fe-35αt.% Cr合金773 K相分解
        4.2.1 α'相組織及成分的三維原子探針?lè)治?br>        4.2.2 α'相演化的相場(chǎng)模擬及實(shí)驗(yàn)對(duì)比
    4.3 溫度對(duì)Fe-35at.% Cr合金α'相微觀組織的影響
    4.4 溫度對(duì)Fe-35at.% Cr合金納米相分離動(dòng)力學(xué)的影響
        4.4.1 溫度對(duì)α'相體積分?jǐn)?shù)變化的影響
        4.4.2 溫度對(duì)α'相平均半徑變化的影響
        4.4.3 溫度對(duì)α相顆粒數(shù)密度變化的影響
        4.4.4 溫度對(duì)α'相粒徑分布變化的影響
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]材料基因組計(jì)劃及其實(shí)施進(jìn)展研究[J]. 劉俊聰,王丹勇,李樹(shù)虎,陳以蔚,魏化震.  情報(bào)雜志. 2015(01)
[2]分子動(dòng)力學(xué)模擬及其在表面工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 王澤,李國(guó)祿,王海斗,徐濱士,康嘉杰.  材料導(dǎo)報(bào). 2014(17)
[3]材料基因組計(jì)劃簡(jiǎn)介[J]. 趙繼成.  自然雜志. 2014(02)
[4]相場(chǎng)模擬與材料基因組計(jì)劃[J]. 陳龍慶.  科學(xué)通報(bào). 2013(35)
[5]核電站一回路主管道鑄造奧氏體不銹鋼熱老化研究現(xiàn)狀與展望[J]. 王永強(qiáng),李時(shí)磊,楊濱,王艷麗,王西濤.  材料導(dǎo)報(bào). 2012(03)
[6]合金沉淀過(guò)程的微觀相場(chǎng)法計(jì)算機(jī)模擬[J]. 李永勝,陳錚,王永欣,盧艷麗,趙宇宏.  材料導(dǎo)報(bào). 2004(08)
[7]蒙特卡羅方法及其在晶粒生長(zhǎng)模擬中的研究進(jìn)展[J]. 溫俊芹,劉新田.  焊接技術(shù). 2002(02)
[8]材料科學(xué)中的計(jì)算機(jī)模擬[J]. 夏宗寧，賀立，呂允文.  化工新型材料. 1996(02)

碩士論文
[1]多場(chǎng)耦合的多元合金凝固過(guò)程相場(chǎng)法模擬[D]. 安靈敏.蘭州理工大學(xué) 2014
[2]彈性應(yīng)力下Ni-Al合金γ’相沉淀行為研究[D]. 程曉玲.南京理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3687889