- 上一篇：铝泡沫材料制备及组织研究
- 下一篇：六角Ni2In型MM'X合金的负热膨胀效应和因瓦效应
4.4颗粒间距对颗粒中心点浓度的影响..24
4.5本章小结25
结论..26
致谢..27
参考文献28
1 绪论 1.1 课题背景及研究意义 镍基合金是一类拥有较高的高温强度及一定的耐蚀、耐氧化能力等综合性能的优质材料。因为镍基合金可以融入相对多固溶元素，能保持较高组织稳定性，并且可以形成共格有序金属间化合物 γ′相作为强化相，使合金得到强化。因而其广泛应用于海洋、能源、航天等领域，尤其是在航空航天领域。当前，镍基合金用量占据了发动机总耗材主体地位。 随着航天业的迅猛发展,人们对发动机叶片的服役温度的要求愈发苛刻,镍基合金的性能强化研究愈发迫切。第二相强化是镍基合金增强的一个重要机理，而 Ni3X型有序析出相（γ′相）作为镍基合金主体强化相，因此研究 γ′相时效中的动力学过程，对于实际生产中如何获得优异性能的产品有重要价值。 γ′相是在镍基合金时效过程里形成的，该过程里，γ′增强相不断从γ 基体相中析出，为一种无序→有序固态相变，其增强效果主要取决于析出相颗粒的体积分数、大小、形状及其位置分布情况。强化相Ni3Al 是由系统中的镍原子和铝原子构成，镍是负电性相对较强的原子，Al 是正电性相对较强的原子，两者相互吸引，且排列有序，Ni 原子占据 fcc 面心位置、Al原子占据 fcc 顶角位置，具有 Ll2型晶体结构，为长程有序的金属间化合物；相反，基体相 γ是以镍为基，具有 fcc 结构，是一类无序相[1] 过去，大量的研究人员以实验的手段，对沉淀相（γ′相）的强化过程进行了相当多的研究[2-7], 但是由于实验手段所能获得的信息量有限，并且需要耗费大量的人力物力,实验周期较长，实验结果的获取十分缓慢，并且对于 γ′沉淀相形核，长大，粗化过程中的细节变化无法得到有效的研究。然而，采用程序模拟的方法则能够相对轻松地重现镍基合金粗化动力学过程，从而能够对每个阶段进行更为细致的探索，减少重复劳动。 γ′析出相的粗化过程对 Ni-based alloy的性能将造成影响，详细研究该过程对合金性能的影响有重要价值。利用计算模拟的方法，来了解各种条件对体系的影响,寻找内在规律，为实验提供重要指导，之后再展开具体的实验，这样可以有效地减少实验次数，较快地得出结果。 相场法是一类能有效模拟预测材料微观结构演变的工具， 为本次研究所采用的重要手段。该法具有诸多优势,能让我们可以更方便地研究镍基高温合金中的 γ′相的粗化过程，及各种条件对时效中动力学过程的影响规律。
1.2 研究手段
1.2.1 计算机模拟方法 随着社会不断发展进步，人们的物质生活水平日益提高，人们对于材料性能的要求也日益苛刻，这就要求研究人员更快更好地开发新工艺新方法来提高材料的性能。然而，仅仅依靠在实验室中一的通过做实验来进行材料的相关研究，已经越来越难以满足当今的需求，而且研究的难度和成本也会越来越高。近年来，由于计算机技术的不断发展，借助计算机高速模拟的手段，可以大大缩短研究时间及降低成本，更快更好地拿出成果。 计算机模拟技术通过使用计算机来模拟实际系统,通过将计算机模拟所得到的结果与实际进行的实验数据相互比较,以此来鉴定模拟中使用的模型是否正确，模拟过程中的简化近似是否会对模拟的结果造成较大影响。并且，计算机模拟技术可以得到大量的数据，这对于研究材料演化过程中的细节变化有较大帮助。 计算机模拟技术的材料学模拟研究源Z自-751+文/论^文]网[www.751com.cn，是基于材料学的有关基本理论，结合传统实验的数据结果，对材料的多尺度范围进行多层次研究。具体的研究方法包括 Molecular Dynamics、Phase-field、Monte Carlo、Cellular Automata 以及Finite Element Method 等。[8-10] 计算机模拟手段有诸多好处，其不但能够通过模型模拟演算材料微观形貌变化，预测性能，指导生产，而且还能模拟一些极端的实验条件，为理论研究提供新的可能[11]。材料研究中，计算机也有了广泛应用，不少相关工作也都有进行[12]。如利用计算机的相图测定；电脑三维绘图；计算机的材料介观组织研究。