本文關鍵詞：Ni-Al-Ti合金沉淀過程的微觀相場研究

  更多相關文章： Ni-Al-Ti合金 微觀相場模型 沉淀過程 原子占位 彈性應變能

【摘要】：由于鎳基合金具有優(yōu)良的高溫特性，以及極佳的耐疲勞、耐氧化和耐腐蝕性能，所以其在航空航天領域得到廣泛應用。Ni3X在鎳基合金中具有重要的作用，鎳基合金中最重要的強化相就為Ni3X。但是Ni3X主要在鎳基合金沉淀過程中析出，所以研究鎳基合金的沉淀過程很有必要。合金的時效溫度，合金的成分以及彈性應變能對合金的沉淀過程以及原子在格點的占位情況都會產生影響。 本文通過微觀相場動力學模型，將Ni-Al-Ti合金作為研究對象，利用MATLAB語言編制的程序，通過在MATLAB軟件的環(huán)境中運行，模擬了合金時效溫度、合金的成分以及彈性應變能對合金的沉淀相變過程和原子占位的影響。 通過對Ni-Al-Ti合金在不同的溫度下、不同的Al原子濃度和不同的彈性應變能下進行研究，研究發(fā)現(xiàn)在不同的溫度下、不同的Al原子濃度和不同的彈性應變能常數(shù)下，合金的沉淀過程都經歷了原子的聚簇，L10過渡相的析出，L10過渡相的有序化和L12相的析出同時進行，化學計量比的L12有序相的形成。三種原子在合金各個格點占位幾率的規(guī)律如下：Ni原子占據(jù)α1位和α2位，Al原子和Ti原子共同占據(jù)β位，Ti原子優(yōu)先占據(jù)β位，但是Al原子在β位的占位幾率始終都大于Ti原子的占位幾率。 溫度的升高促進了Ni75Al14Ti11合金反位原子的占位，抑制了正位原子的占位。隨著彈性應變能的增大，促進了正位原子在格點的占位，抑制了反位原子在格點的占位。 Al原子濃度的增大促進了Ni75AlxTi25-x（x=12、14、16、18）合金中Ni原子在α1位和α2位的占位幾率，抑制了Ni原子在β位的占位幾率。對于Al和Ti原子，Al原子濃度的增大促進了Al原子在三種格點的占位幾率，抑制了Ti原子在三種格點的占位幾率。 在彈性應變能的作用下，Ni75Al14Ti11合金中的有序相有沿著彈性軟方向（[100]和[001]方向）排列的趨勢，并且隨著彈性應變能的增大，合金中的有序相沿著彈性軟方向排列的趨勢增大，，在彈性應變能的作用下，合金中有序相的形狀由原來的無規(guī)則的形狀轉向條狀、塊狀的規(guī)則形狀改變。并且隨著彈性應變能的增加，合金中有序相的形狀更加規(guī)則。
【關鍵詞】：Ni-Al-Ti合金 微觀相場模型 沉淀過程 原子占位 彈性應變能
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.15
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 合金沉淀相變的研究背景及意義11
• 1.2 計算機模擬方法11-14
• 1.2.1 蒙特卡羅法12
• 1.2.2 分子動力學方法12-13
• 1.2.3 元胞自動機法13
• 1.2.4 相場法13-14
• 1.3 鎳基高溫合金概述14-15
• 1.4 合金沉淀過程概述15-17
• 1.5 本文主要研究內容和框架體系17-19
• 第2章 微觀相場動力學模型19-30
• 2.1 模型的假設19
• 2.2 模型的特點19-20
• 2.3 二元合金體系動力學模型20-21
• 2.3.1 二元合金體系微觀相場擴散方程20
• 2.3.2 二元合金體系微觀 Langevin 方程20-21
• 2.4 三元合金體系動力學模型21-27
• 2.4.1 三元合金體系微觀擴散方程21-22
• 2.4.2 傅里葉空間中的微觀 Langevin 方程22
• 2.4.3 平均場自由能22-23
• 2.4.4 四近鄰原子間相互作用近似23-24
• 2.4.5 微觀彈性相互作用24-25
• 2.4.6 含彈性能的微觀 Langevin 方程25
• 2.4.7 應用于面心立方晶格 fcc25-26
• 2.4.8 最終的動力學方程26-27
• 2.4.9 隨機噪聲項27
• 2.5 本文研究對象27-28
• 2.6 計算環(huán)境28-30
• 第3章 溫度對 Ni_(75)Al_(14)Ti_(11)合金沉淀過程的影響30-53
• 3.1 沉淀過程的有序相30-32
• 3.1.1 L1_2有序相30-31
• 3.1.2 L1_0有序相31-32
• 3.2 不同溫度下合金的沉淀過程32-49
• 3.2.1 T=1123K 時合金的沉淀過程32-39
• 3.2.2 T=1223K 時合金的沉淀過程39-44
• 3.2.3 T=1323K 時合金的沉淀過程44-49
• 3.3 時效溫度對原子占位幾率的影響49-52
• 3.4 本章小結52-53
• 第4章 合金成分對 Ni-Al-Ti 合金沉淀過程的影響53-67
• 4.1 不同合金成分下合金的沉淀過程53-63
• 4.1.1 Ni_(75)Al_(12)Ti_(13)合金的沉淀過程53-56
• 4.1.2 Ni_(75)Al_(14)Ti_(11)合金的沉淀過程56
• 4.1.3 Ni_(75)Al_(16)Ti_9合金的沉淀過程56-60
• 4.1.4 Ni_(75)Al_(18)Ti_7合金的沉淀過程60-63
• 4.2 Al 原子濃度對原子占位幾率的影響63-66
• 4.3 本章小結66-67
• 第5章 彈性應變能對 Ni_(75)Al_(14)Ti_(11)合金沉淀過程的影響67-77
• 5.1 M=300 時 Ni_(75)Al_(14)Ti_(11)合金原子演化過程67-69
• 5.2 M=600 時 Ni_(75)Al_(14)Ti_(11)合金原子演化過程69-71
• 5.3 M=900 時 Ni_(75)Al_(14)Ti_(11)合金原子演化過程71-75
• 5.4 本章小結75-77
• 結論77-78
• 參考文獻78-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果83-84
• 致謝84-85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 褚忠;陳錚;王永欣;盧艷麗;李永勝;;Ni-Cr-Al合金有序化早期原子尺度的模擬[J];稀有金屬材料與工程;2006年02期

2 梁敏潔;陳錚;王永欣;褚忠;;溫度對Ni-Al-Fe合金早期沉淀過程的影響[J];稀有金屬材料與工程;2007年10期

3 梁敏潔;陳錚;王永欣;張濟祥;來慶波;;Ni_(75)Al_(25-x)Fe_x合金中γ′相原子占位的微觀相場模擬[J];稀有金屬材料與工程;2008年02期

4 王曉鵬;王永欣;唐洪奎;閔家祥;王永彪;劉芳;;Ni_(75)Al_(15)Mn_(10)合金γ′相沉淀過程以及原子占位的微觀相場模擬[J];稀有金屬材料與工程;2012年02期

5 高英俊,劉慧,鐘夏平;計算機模擬技術在材料科學中的應用[J];廣西大學學報(自然科學版);2001年04期

6 張利鵬;陳錚;王永欣;盧艷麗;趙彥;霍進良;;Al-Zr中間合金熱處理過程的微觀相場模擬[J];稀有金屬材料與工程;2009年02期

7 胡壯麒,劉麗榮,金濤,孫曉峰;鎳基單晶高溫合金的發(fā)展[J];航空發(fā)動機;2005年03期

8 師昌緒,仲增墉;中國高溫合金40年[J];金屬學報;1997年01期

9 邱冬;張文征;;沉淀相變晶體學模型的研究進展[J];金屬學報;2006年04期

10 趙彥;陳錚;王永欣;張明義;張靜;;彈性應變能對Ni_(75)Al_(17)Zn_8合金過渡有序行為影響的微觀相場研究[J];科學通報;2010年02期

本文編號：1070483