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Mg-Al合金Mg17Al12连续析出相形貌的相场模拟

韩国民 , 韩志强 , Alan A.Luo , Anil K.Sachdev , 柳百成

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00531

基于KKS相场模型模拟了Mg-Al合金Mg17Al12单个连续析出相的形貌演化.相场模型中,各相自由能及化学势由Thermo-Calc热力学计算软件计算.构造各向异性函数时考虑了界面能各向异性的影响,基于Khachaturyan微观弹性应变能理论考虑了微观弹性应变能的影响.结果表明:仅考虑界面能各向异性不考虑微观弹性应变能,析出相呈板条状形貌;仅考虑微观弹性应变能不考虑界面能各向异性,析出相呈菱形,综合考虑界面能各向异性和微观弹性应变能,析出相呈板条状形貌,端部呈平行四边形,此形貌特征与实验观察结果吻合;界面能各向异性决定析出相的板条状形貌特征,微观弹性应变能导致端部产生平行四边形特征.

关键词: Mg-Al合金 , 连续析出相 , 形貌演化 , 热力学计算 , 界面能各向异性 , 微观弹性应变能 , 相场模型

Ni-Al合金中沉淀相Ni_3Al相互关系的微观相场模拟

卢艳丽 , 陈铮 , 钟汉文 , 张静

稀有金属材料与工程

基于微观相场动力学模型和微观弹性理论,研究了Ni-Al合金中沉淀相Ni_3Al(γ')形貌演化、体积分数以及铝浓度对其相互关系的影响.结果表明,对于所有浓度的合金,沉淀后期,γ'相均沿着[001]和[010]方向规则排列,但是彼此之间存在着不同的相互关系.对于低铝浓度合金,γ'相之间彼此互相独立.对于中铝浓度的合金,γ'相之间主要存在着4种相互关系:L-状,双透镜状,三重组结构和四重组结构.对于高铝浓度的合金,γ'相之间主要呈现双透镜状关系.

关键词: 微观相场 , 弹性应变 , 形貌演化 , 沉淀过程 , Ni-Al合金

NiTi形状记忆合金中共格Ni_4Ti_3沉淀相生长动力学行为的相场法模拟

柯常波 , 马骁 , 张新平

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00394

采用基于扩散场理论的宏观相场模型对NiTi形状记忆合金中具有菱方结构的共格Ni_4Ti_3相的析出及长大过程进行了模拟研究;沉淀相的形貌演化通过求解非守恒参量场Ginzburg-Landau控制方程和守恒浓度场Cahn-Hilliard扩散方程获得.与二维模型相比,本研究采用了准确的晶体学参数及改进的数学模型,获得了更为直观及合理的三维盘状变体及二维透镜状变体;Ni_4Ti_3沉淀相的长度.宽度和面积分数随时间的变化分别遵循指数、线性和对数关系;且其长度与宽度的比值并非恒定值,在生长初期该比值有较大的增速而随后逐渐减慢,能很好地解释沉淀相盘状及透镜状形貌特征形成的原因并与相关实验结果吻合.

关键词: NiTi形状记忆合金 , 共格沉淀相 , 生长动力学 , 相场法 , 形貌演化

孔隙对NiTi形状记忆合金中B2-R相变影响的相场模拟

柯常波 , 马骁 , 张新平

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00422

建立了适用于含孔隙NiTi合金中B2-R相变的相场模型,并用该相场模型研究了多孔NiTi合金中B2-R转变的微观组织演化过程以及孔隙率和孔尺寸对R相变体生长动力学行为的影响.多孔NiTi合金中R相变体以相互协调的方式形成"带状"的三维结构和"鱼骨"状的二维组织,变体之间形成的孪晶面包括{101}B2和{001}B2 2种,4组变体相交于〈010〉B2;这些结果与致密NiTi合金B2-R相变过程相同.多孔NiTi合金中R相优先在孔周围形核,且较大的孔周围有较多的变体形核;R相变体的平均尺寸随孔隙率增大而逐渐减小,随孔径增大而增加;相对于规则圆孔,不规则孔隙可导致R相变体尺寸略微减小;变体的尺寸均匀性则随孔隙率增大而提高,但对孔径大小和孔形状不敏感;孔隙数量越多且孔径越小,则B2-R转变越倾向于产生均匀而细密的R相组织.

关键词: 多孔NiTi形状记忆合金 , B2-R相变 , 生长动力学 , 相场法 , 形貌演化

二氧化钛/钛酸盐纳米粉体的晶体生长机理研究进展

赵斌 , 林琳 , 陈超 , 何丹农

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2013.12690

二氧化钛/钛酸盐纳米材料的晶型、尺寸、形貌和微结构等特征对物理化学性能有着至关重要的影响.晶体生长过程包括晶型转变和形貌演化等行为.本文综述了近年来在二氧化钛/钛酸盐纳米粉体材料晶型与形貌的控制合成工作中,材料晶型转变和形貌演化行为方面的研究进展.对奥斯特瓦尔德规则、奥斯特瓦尔德熟化机制、柯肯达尔效应和定向附着生长模式等重要的机理进行了阐述,并将晶体生长机理应用于二氧化钛/钛酸盐纳米粉体材料的合成过程中.不仅利用上述晶体生长机理解释了不同晶型、不同形貌二氧化钛/钛酸盐纳米粉体材料的生成原因,并且利用晶体生长机理指导二氧化钛/钛酸盐纳米粉体材料晶型与形貌的控制合成工作.

关键词: 二氧化钛 , 钛酸盐 , 晶型转变 , 形貌演化 , 机理 , 综述

[011]与[001]取向镍基单晶合金拉伸蠕变期间组织形貌演化及蠕变特征

水丽 , 郑鹏

稀有金属材料与工程

研究980℃,200 MPa拉伸蠕变期间[001]和[011]取向镍基单晶合金中γ’相的形貌演化及蠕变特征,在相同拉伸条件下晶体取向的变化对合金的应变和应变速率产生明显影响.结果表明:沉淀相的定向粗化方向取决于合金的晶体取向,沿[001]取向拉伸,γ’相从最初的立方形态转化为与拉伸应力轴垂直的筏形;当拉伸轴平行于[011]取向时,γ’相沿[010]和[100]方向扩散生长,演化成与拉伸轴倾斜45.角的筏形.[011]取向合金的蠕变强度随其基体通道宽度的增大而快速下降,蠕变前期[001]与[011]取向的应变速率相近,蠕变后期合金表现出明显的蠕变各向异性.

关键词: 镍基单晶合金 , 拉伸蠕变 , 形貌演化

NiTi形状记忆合金中共格Ni4Ti3沉淀相生长动力学行为的相场法模拟

柯常波马骁张新平

金属学报

采用基于扩散场理论的宏观相场模型对NiTi形状记忆合金中具有菱方结构的共格Ni4Ti3相的析出及长大过程进行了模拟研究; 沉淀相的形貌演化通过求解非守恒参量场Ginzburg-Landau控制方程和守恒浓度场Cahn-Hilliard扩散方程获得. 与二维模型相比, 本研究采用了准确的晶体学参数及改进的数学模型, 获得了更为直观及合理的三维盘状变体及二维透镜状变体; Ni4Ti3沉淀相的长度、宽度和面积分数随时间的变化分别遵循指数、线性和对数关系; 且其长度与宽度的比值并非恒定值, 在生长初期该比值有较大的增速而随后逐渐减慢, 能很好地解释沉淀相盘状及透镜状形貌特征形成的原因并与相关实验结果吻合.

关键词: NiTi形状记忆合金 , coherent precipitate , growth kinetics , phase field method , morphology evolution

孔隙对NiTi形状记忆合金中B2-R相变影响的相场模拟

柯常波马骁张新平

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00422

建立了适用于含孔隙NiTi合金中B2-R相变的相场模型, 并用该相场模型研究了多孔NiTi合金中B2-R转变的微观组织演化过程以及孔隙率和孔尺寸对R相变体生长动力学行为的影响. 多孔NiTi合金中R相变体以相互协调的方式形成“带状”的三维结构和“鱼骨”状的二维组织, 变体之间形成的孪晶面包括{101}B2和{001}B22种, 4组变体相交于<010>B2; 这些结果与致密NiTi合金B2-R相变过程相同. 多孔NiTi合金中 R相优先在孔周围形核, 且较大的孔周围有较多的变体形核; R相变体的平均尺寸随孔隙率增大而逐渐减小, 随孔径增大而增加; 相对于规则圆孔, 不规则孔隙可导致R相变体尺寸略微减小; 变体的尺寸均匀性则随孔隙率增大而提高, 但对孔径大小和孔形状不敏感; 孔隙数量越多且孔径越小, 则B2-R转变越倾向于产生均匀而细密的R相组织.

关键词: 多孔NiTi形状记忆合金 , B2-R phase transformation , growth kinetics , phase field approach , morphology evolution

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