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温度对Ni_(75)Al_xV_(25-x)合金沉淀过程影响的微观相场模拟

【摘要】: 利用微观相场动力学模型研究了Ni_(75)Al_xV_(25-x)合金的微结构演化。阐明了畴界微结构形态以及相变过程的原子迁移规律、两种沉淀相交替析出状态下的沉淀机制。结合微观弹性理论对粗化动力学进行研究,分析了粗化阶段的结构函数及其标度行为。模拟结果与理论和已有实验结果相吻合。 随着温度的升高,L1_2相和DO_(22)相的孕育期均变长。Al浓度的增加使得L1_2相的成核孕育期逐步缩短,而DO_(22)相的孕育期变长。随温度降低,两相的沉淀机制变化情况为:低浓度时,DO_(22)相沉淀机制由失稳分解向等成分有序化+失稳分解转变,L1_2相沉淀机制由非经典形核向失稳分解转变;中间浓度时,DO_(22)相沉淀机制由失稳分解向非经典形核转变,而L1_2相由混和过渡机制向失稳分解转变;高浓度时,L1_2相由混合机制向失稳分解转变;DO_(22)相由失稳分解转变为非经典形核。 沉淀初期,L1_2有序相之间形成三种类型的畴界结构,DO_(22)有序相之间形成八种类型的畴界结构,L1_2和DO_(22)之间有四种畴界类型,粗化阶段由于组织沿一定取向排布,畴界结构类型减少。[100]_(DO_(22)方向以DO_(22)同相畴界为主,两相之间以平行畴界:{001}_(L1_2)∥(001)_(DO_(22))构成的两种结构为主,L1_2相之间的畴界形式不变。 DO_(22)相之间畴界处不同的取向方式以及原子面匹配是L1_2析出与否的决定因素。[001]_(DO_(22))和[100]_(DO_(22))方向形成的畴界处析出L1_2相。[100]_(DO_(22))方向形成的畴界结构,当(001)_(DO_(22))原子面相匹配时,析出L1_2相,析出的L1_2沿[100]_(DO_(22))方向长大。DO_(22)沿[100]方向取代L1_2时,DO_(22)结构的Ni原子面不需要改变,原子取代主要发生在V原子所在的原子面。 由于L1_2和DO_(22)相间的弹性交互作用,两相颗粒在粗化阶段均表现出明显的取向性。DO_(22)的[100]方向具有明显的择优取向,L1_2相沿着001方向排列,两相形成间隔分布的平行排布组织。沉淀早期颗粒的长大满足R~3(t)~t的线性规律,随着弹性应变作用的增加,颗粒的长大过程分为早期快速增长和粗化阶段的缓慢增长两个阶段,长大和粗化分别在两个阶段作为主要事件发生。 标度函数对于具有弹性应变作用的Ni_(75)Al_xV_(25-x)合金系统的相分离仍然适用,虽然L1_2相和DO_(22)相的沉淀先后顺序不同,但粗化阶段的动力学标度行为却是一致的。高温下DO_(22)相的标度函数峰值高于L1_2相,随温度降低L1_2相峰值大于DO_(22)。浓度影响标度函数的峰值大小,标度函数曲线右侧的起伏随浓度增加而减小。

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