Ni_(75)Al_(14)Mo_(11)合金沉淀过程及原子占位的微观相场研究

【摘要】镍基高温合金具有良好的高温蠕变强度，以及抗疲劳、抗氧化和抗热腐蚀性能，因此广泛应用于制造发动机等热端部件。研究合金的沉淀过程有助于精确分析和控制合金的微观组织，进而改善合金性能。原子在微观组织中的占位行为，与材料的力学性能、电性能、磁性能等有着密切的联系，原子在微观组织中的占位行为越来越成为人们关注的焦点之一。本文基于微观相场动力学模型，以三元Ni75Al14Mo11合金为研究对象，采用MATLAB语言编程，通过模拟合金的沉淀过程，分析了温度对Ni75Al14Mo11合金沉淀过程及沉淀相中原子占位的影响，以及温度和弹性畸变能耦合作用下弹性畸变能常数对Ni75Al14Mo11合金沉淀过程及沉淀相中原子占位的影响，最后，探讨了有序相界面处合金原子的跃迁和迁移以及界面的演化过程。通过对Ni75Al14Mo11合金在不同温度和不同弹性畸变能常数下的沉淀过程进行模拟研究，发现其沉淀过程为溶质原子簇聚→L10过渡相的有序化→L12稳定有序相生成，且没有析出Ni3Mo结构；各格点位置的占位规律为：α位逐步被Ni原子所占据，β1位先有一个被Al原子和Mo原子占据的短暂阶段，随后又被Ni原子所重新取代，β2位（面心立方的顶角位）主要被Al原子和Mo原子共同占据，且Al原子在β2位的占位几率始终高于Mo原子；Mo原子在Ni3Al基合金中趋向于替代Al原子，优先占据Al位。温度的升高促进了反位原子的占位，减缓了合金沉淀的速度，抑制了沉淀形核和合金的有序化进程，降低了合金中有序相的浓度。随弹性畸变能增大，原子占位排列有序化增大，沉淀相颗粒变粗大且择优取向性越来越明显，沿弹性“软”方向规则排列的现象加剧，L10过渡有序相的单一取向性加剧，弹性畸变能对沉淀孕育期的影响不大，但促进了合金的有序化程度和原子的占位。由于形成Ni3Al较形成Ni3Mo容易，且形成的Ni3Al的稳定性较Ni3Mo的稳定性高，所以没有出现Ni3Mo结构。Ni75Al14Mo11合金在973K下时效时，在L12相之间形成了三种界面A、B、C，其中A为（100）和（200）相对应的界面，B为（100）和（200）相对应且中间有一个Ni原子的界面，C为（100）和（100）相对应的界面。界面A上位置1处的Al、Mo原子和位置2处的Ni原子相互交换导致A界面的迁移，且迁移前后界面的结构不发生变化。界面B和界面C处虽然析出了Ni原子和Mo原子，但没有形成Ni3Mo有序结构，使得界面变宽。界面不同，界面的宽度也不同。
【作者】杨东然；
【导师】赵宇宏；
【作者基本信息】中北大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】Ni75Al14Mo11合金；微观相场模型；沉淀过程；原子占位；弹性畸变能；

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