本文關(guān)鍵詞：鎳基合金沉淀過(guò)程及原子間相互作用勢(shì)的微觀相場(chǎng)理論研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：合金的微觀組織很大程度上由其沉淀行為和機(jī)制決定,包括:合金結(jié)構(gòu)和顯微組織形貌,相沉淀機(jī)制,合金形核長(zhǎng)大粗化全過(guò)程,合金原子簇聚和沉淀過(guò)程,原子擇優(yōu)占位和反位缺陷,界面結(jié)構(gòu)和遷移性,相析出序列以及預(yù)析出相等。與實(shí)驗(yàn)方法相比,采用原子層面的計(jì)算機(jī)模擬研究具有必要性和無(wú)可比擬的優(yōu)越性。原子間相互作用勢(shì)是所有原子水平凝聚態(tài)物質(zhì)計(jì)算的基礎(chǔ),發(fā)展溫度、濃度、結(jié)構(gòu)相關(guān)的原子間作用勢(shì)計(jì)算模型、方法,對(duì)材料的計(jì)算機(jī)模擬具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文是基于微觀相場(chǎng)理論模型進(jìn)行的部分研究,以三元合金Ni_(75)Al_x Mo_(25-x)為研究對(duì)象,依次研究了Ni_(75)Al_(14)Mo_(11)合金的相沉淀過(guò)程,四近鄰原子間相互作用勢(shì)對(duì)合金沉淀過(guò)程的影響,并在此基礎(chǔ)上利用微觀相場(chǎng)理論反演出了L1_2相和DO_(22)相隨溫度和溶質(zhì)原子濃度變化的異類原子間的第一近鄰原子間相互作用勢(shì)。通過(guò)模擬計(jì)算1073K時(shí)效溫度下Ni_(75)Al_(14)Mo_(11)合金的相沉淀過(guò)程及沉淀相中的原子占位規(guī)律,得出:L_(10)過(guò)渡相在原子演化圖中呈現(xiàn)出兩種取向,和二維平面投影圖中的Ⅰ-型和Ⅱ-型兩種結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng);相沉淀過(guò)程包括:溶質(zhì)原子簇聚、早期L_(10)過(guò)渡相和L1_2結(jié)構(gòu)的析出、有序化、有序相生成、有序相長(zhǎng)大和粗化,幾個(gè)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。整個(gè)過(guò)程中,沒有出現(xiàn)DO_(22)結(jié)構(gòu)的Ni_3Mo相。L10過(guò)渡相向L_(12）結(jié)構(gòu)有序相的轉(zhuǎn)變體現(xiàn)為個(gè)點(diǎn)顏色和原子占位幾率的變化過(guò)程:α1格點(diǎn)位置(面心位置)逐步被Ni原子所占據(jù);α2格點(diǎn)位置(面心位置)在很短的一個(gè)階段被Al原子和Mo原子占據(jù),然后Ni原子逐步占據(jù)該位置;β格點(diǎn)位置(頂角位置)主要由Al原子和Mo原子共同占據(jù),且在相沉淀的整個(gè)過(guò)程中Al原子在β格點(diǎn)的占位幾率始終高于Mo原子;Mo原子在Ni_3Al中優(yōu)先占據(jù)Al位,最終平衡相為L(zhǎng)1_2結(jié)構(gòu)Ni_3(AlMo)復(fù)合相。Ni-Al四近鄰原子間相互作用勢(shì)改變時(shí),第一、三近鄰N i-Al原子間相互作用勢(shì)增大將促進(jìn)Al和Mo原子的有序化和簇聚;第二、四近鄰Ni-Al原子間相互作用勢(shì)增大抑制Al和Mo原子的有序化和簇聚。Ni-Mo四近鄰原子間相互作用勢(shì)改變時(shí),第一、三近鄰Ni-Mo原子間相互作用勢(shì)增大將促進(jìn)Mo原子的有序化,對(duì)Al原子的有序化值幾乎沒有影響,而同時(shí)抑制Al和Mo原子簇聚;第二、四近鄰Ni-Mo原子間相互作用勢(shì)增大時(shí),抑制Al和Mo原子的有序化而促進(jìn)兩種原子的簇聚。對(duì)比發(fā)現(xiàn)Ni-Al和Ni-Mo四近鄰原子間相互作用勢(shì)改變時(shí),兩者第一、三近鄰原子間相互作用勢(shì)增大將縮短有序相的形核孕育期,而第二、四近鄰原子間相互作用勢(shì)增大時(shí)延長(zhǎng)有序相的形核孕育期�；谖⒂^相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型,根據(jù)Khachaturyan所給占位幾率和能量之間關(guān)系的方程推導(dǎo)出了L12和DO22結(jié)構(gòu)溫度、濃度和結(jié)構(gòu)相關(guān)的微觀相場(chǎng)反演原子間作用勢(shì)方程,為:根據(jù)推導(dǎo)出的反演方程,計(jì)算了Ni_(75)Al_x Mo_(25-x)合金體系中L1_2結(jié)構(gòu)Ni_3Al和DO_(22)結(jié)構(gòu)Ni3Mo的原子間相互作用勢(shì),發(fā)現(xiàn)Ni-Al和Ni-Mo的最近鄰原子間作用勢(shì)與溫度、濃度均呈近似線性變化關(guān)系。把計(jì)算所得的原子間相互作用勢(shì)作為輸入?yún)?shù)代入模擬程序,將模擬結(jié)果與使用經(jīng)驗(yàn)值模擬所得的結(jié)果作對(duì)比,吻合較好。通過(guò)第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn)生成L1_2結(jié)構(gòu)Ni_3Al比生成DO_(22)結(jié)構(gòu)Ni_3Mo要容易,且Ni3Al的穩(wěn)定性比Ni_3Mo的高,DO_(22)結(jié)構(gòu)Ni_3Mo相屬于亞穩(wěn)相,故在相沉淀的平衡階段沒有出現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：Ni_(75)Al_(14)Mo_(11)合金 微觀相場(chǎng)模型 沉淀過(guò)程 原子占位 原子間相互作用勢(shì)
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.15
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 合金相沉淀過(guò)程的研究背景和意義10-11
• 1.3 合金相沉淀過(guò)程的研究方法11-13
• 1.3.1 蒙特卡羅方法11-12
• 1.3.2 分子動(dòng)力學(xué)方法12
• 1.3.3 元胞自動(dòng)機(jī)方法12-13
• 1.3.4 相場(chǎng)法13
• 1.4 鎳基合金相沉淀的研究進(jìn)展13-15
• 1.5 原子間相互作用勢(shì)的概念及研究意義15-16
• 1.6 常用的原子間作用勢(shì)計(jì)算模型舉例16-21
• 1.6.1 對(duì)勢(shì)模型16-18
• 1.6.2 陳氏三維晶格反演模型18-19
• 1.6.3 多體勢(shì)模型19-21
• 1.7 關(guān)于原子間相互作用勢(shì)的研究進(jìn)展21-22
• 1.8 本文研究?jī)?nèi)容和論文構(gòu)架22-24
• 2 微觀相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型24-35
• 2.1 該模型采用的幾個(gè)近似處理24-25
• 2.2 微觀相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)方程的建立25-26
• 2.2.1 微觀擴(kuò)散方程25
• 2.2.2 微觀Langevin方程25-26
• 2.3 三元體系微觀相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型26-33
• 2.3.1 三元體系微擴(kuò)散方程26-27
• 2.3.2 傅立葉空間中的微觀Langevin方程27-28
• 2.3.3 平均場(chǎng)自由能模型28-29
• 2.3.4 方程的展開29-30
• 2.3.5 應(yīng)用于FCC結(jié)構(gòu)30
• 2.3.6 三維FCC晶格的二維投影30-31
• 2.3.7 隨機(jī)噪聲項(xiàng)31-32
• 2.3.8 投影后的動(dòng)力學(xué)方程32-33
• 2.4 本文研究對(duì)象33-34
• 2.5 計(jì)算環(huán)境34-35
• 3 原子間相互作用勢(shì)對(duì)Ni-Al-Mo合金沉淀過(guò)程的影響35-69
• 3.1 1073K下Ni_(75)Al_(14)Mo_(11)合金的相沉淀過(guò)程35-46
• 3.1.1 沉淀過(guò)程中出現(xiàn)的有序結(jié)構(gòu)35-38
• 3.1.2 1073K下Ni-Al-Mo合金的沉淀過(guò)程及相轉(zhuǎn)變38-46
• 3.2 長(zhǎng)程序參數(shù)方程的推導(dǎo)46-48
• 3.3 原子間相互作用勢(shì)對(duì)Ni-Al-Mo合金沉淀過(guò)程的影響48-67
• 3.3.1 Ni-Al四近鄰原子間相互作用勢(shì)的影響規(guī)律48-57
• 3.3.2 Ni-Mo四近鄰原子間相互作用勢(shì)的影響規(guī)律57-65
• 3.3.3 原子間相互作用勢(shì)對(duì)有序相體積分?jǐn)?shù)的影響65-67
• 3.4 本章小結(jié)67-69
• 4 微觀相場(chǎng)法反演L1_2和DO_(22)結(jié)構(gòu)的原子間相互作用勢(shì)69-87
• 4.1 反演方程的推導(dǎo)69-73
• 4.1.1 L1_2結(jié)構(gòu)微觀相場(chǎng)反演原子間相互作用勢(shì)方程69-71
• 4.1.2 DO_(22)結(jié)構(gòu)微觀相場(chǎng)反演原子間相互作用勢(shì)方程71-73
• 4.2 L1_2和DO_(22)結(jié)構(gòu)第一近鄰原子間作用勢(shì)的反演計(jì)算73-79
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)值的對(duì)比79-85
• 4.4 模擬中未生成DO_(22)結(jié)構(gòu)Ni_3Mo的原因分析85-86
• 4.5 本章小結(jié)86-87
• 結(jié)論87-89
• 參考文獻(xiàn)89-96
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果96-97
• 致謝97-98

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：383404