Fe-Cr合金由于其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和良好的耐輻射性能而作為核反應(yīng)堆、航空航天管道的關(guān)鍵材料。由于Fe-Cr合金在573⁸23K溫度范圍內(nèi)使用時,會發(fā)生失穩(wěn)分解產(chǎn)生富Cr的納米級α’相,α’相會導(dǎo)致Fe-Cr合金的耐腐蝕性能和高溫力學(xué)性能急劇降低。在不同Cr濃度和不同的溫度下等溫時效,會使Fe-Cr合金相分解產(chǎn)生的α’相大小,形貌,密度均有所不同;而位錯以及位錯空間位置也會影響α’相形核位置,擴(kuò)散形式,顆粒大小和形貌。因此,研究Fe-Cr合金的相分解機(jī)制、微觀形貌及其長大粗化過程對該合金的熱時效組織演變、力學(xué)性能提高具有重要作用。本文主要基于Cahn-Hilliard擴(kuò)散方程,建立Fe-Cr合金模型,采用周期性邊界條件和半隱式傅里葉譜算法,在傅里葉空間求解。主要研究在不同溫度下等溫時效,Fe-35at.%Cr合金α’相的變化規(guī)律。在不同溫度下等溫時效的初始階段Cr原子不斷聚集逐漸分離出細(xì)小的α’相顆粒,隨著時效的繼續(xù),細(xì)小的α’相顆粒逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙畈ⅹ?dú)自長大粗化,未轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙畹摩痢囝w粒會逐漸消失在基體中,最終達(dá)到平衡狀態(tài),α’相不再發(fā)生改變。隨著溫度的升高,球... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Fe-Cr二元合金溫度隨時間變化的相圖

圖 2.1:連續(xù)相場變量在二維體系空間中的離散晶格示意圖Fig 2.1: Schematic diagram of discrete lattices of continuous phase field variables in atwo-dimensional system space( )c c c c 4c1, 1, , 1 , 1,2=2i j i j i j i ji jch+ + + + + (2.6)4c 4c 4c 4c c c c c 20c1, 1, , 1 , 1 1, 1 1, 1 1, 1 1, 1,2=2i j i j i j i j i j i j i j i ji ch+ + + + + + + + + + + + + (2.7其中▽2為拉普拉斯算符。四點(diǎn)差分法與九點(diǎn)差分法產(chǎn)生的離散截?cái)嗾`差分別是O(h2O(h4)，雖然后者計(jì)算誤差小，但是相比五點(diǎn)差分法來說計(jì)算效率極低。因此在形成模算中空間離散通常采用五點(diǎn)式的方式。關(guān)于時間積分，則為了計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定以及性，通常采用顯式歐拉方法求解時間積分。為了便于說明有限差分的定律，假設(shè)自泛函可以表示為如下最簡單的形式：

2 8 31225.7 124.134 23.5143 ln( ) 0.00439752 5.89269 10 77358.5 /0 T T T T T Fe + +6 38856.94 157.48 26.908 ln 0.00189435 2 1.47721 10 139250 0 T T T T T Cr + （ ）+ + + = 20500 - 9.68TFeCr129441.0 10 exp( )RKJ molFeT 129441.0 10 exp( )RKJ molFeT .1.1 不同溫度下 Fe-35at.%Cr 合金 ′相微觀形貌演變圖 3.1(a)-(d)，圖 3.3(a)-(d)，圖 3.5(a)-(d)分別為 Fe-35at.％Cr 合金在 700，725 和 時效時 ′相微觀形貌隨時間的演化過程，圖中紅色代表富 Cr 的 ′相，藍(lán)色代表的 Fe 的 基體相。(a) (b) (c)(d)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Quantitative Phase Field Simulation of α Particle Dissolution in Ti–6Al–4V Alloys Below β Transus Temperature[J]. Mei Yang,Gang Wang,Tao Liu,Wen-Juan Zhao,Dong-Sheng Xu.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(08)
[2]Applied Strain Field on Microstructure Optimization of Ti-Al-Nb Alloy Computer Simulated by Phase Field Approach[J]. Wei GUO;Yaping ZONG;Gang WANG;Liang ZUO Department of Materials Science and Engineeing,Northeastern University,Shenyang 110004, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2004(03)



本文編號：3261208