本文關鍵詞：Ni-Fe-Ti,Co-Cr-Ti和Co-Cr-Al三元系中Fcc相的原子遷移率研究

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【摘要】：伴隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展,人們對能滿足更高要求和更惡劣環(huán)境的高性能材料的需求越來越高。Ni基合金和Co基合金由于具有良好的抗腐蝕性、耐高溫性以及高硬度,在制造在極端環(huán)境下工作的關鍵部件中備受關注,Ni基和Co基合金在工業(yè)領域的應用會越來越廣泛。由于對鎳基和鈷基合金研究的迫切需要,了解鎳基和鈷基合金的熱力學和動力學性能顯得不可或缺。當前對于Ni基和Co基合金的多元動力學研究還是很缺乏的,本研究旨在完善Ni基合金和Co基合金動力學數(shù)據(jù)庫即得到他們的原子遷移率參數(shù)。本研究將會收集現(xiàn)有的一些重要的Ni基和Co基合金的熱力學數(shù)據(jù),利用CALPHAD中的DICTRA軟件,對Ni-Fe-Ti, Co-Cr-Ti和Co-Cr-Al三元合金的原子擴散行為進行研究,將實驗得到的互擴散系數(shù)和成分曲線與理論計算得到的數(shù)據(jù)進行對比,確保得到準確的Ni基和Co基合金的原子遷移率參數(shù),從而彌補三元Ni基和Co基合金動力學數(shù)據(jù)的空白,為新材料的研究提供數(shù)據(jù)的支持。利用熱力學和動力學數(shù)據(jù)庫,進行計算機模擬,讓我們可以預測合金微觀組織、結(jié)構以及性能。實驗制得Ni-Fe-Ti擴散偶(在1573K下退火保溫50小時)試樣,用電子探針檢測試樣的成分曲線,繼而得到合金互擴散系數(shù)。結(jié)合文獻上報導的Ni-Fe-Ti二元體系熱力學數(shù)據(jù),利用DICTRA軟件來優(yōu)化該三元合金的原子遷移率。并利用DICTRA軟件計算實驗條件下的擴散曲線,驗證得到的Ni,Fe和Ti在富Ni區(qū)域原子遷移率的準確性。為了得到Co-Cr-Ti合金fcc相的原子遷移率,首先由在1323K溫度100小時保溫擴散偶試樣通過檢測計算出互擴散系數(shù),結(jié)果輸入DICTRA的Parrot模塊進行分析獲得Co,Cr和Ti的原子遷移率。用獲得的Co, Cr和Ti在Co-Cr-Ti合金中的原子遷移率參數(shù)動力學模擬擴散偶的成分曲線來進一步驗證。用CALPHAD技術獲得fcc Co-Cr-Al合金相關動力學數(shù)據(jù)。根據(jù)實驗測得擴散系數(shù)并結(jié)合文獻報導的熱力學參數(shù),通過DICTRA軟件的計算得到Co-Cr-Al合金的原子遷移率。通過綜合比較實驗及計算獲得的互擴散系數(shù)來驗證原子遷移率的準確性,獲得的原子遷移率參數(shù)可以對擴散行為進行預測,并得到擴散路徑和成分曲線。
【關鍵詞】：擴散 CALPHAD 動力學 原子遷移率
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.15;TG146.16
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 材料設計方法12-14
• 1.2 相圖計算14-18
• 1.2.1 相圖熱力學模型15-17
• 1.2.2 熱力學軟件17-18
• 1.3 擴散動力學18-23
• 1.3.1 擴散原理18-20
• 1.3.2 擴散微觀機制20-23
• 1.4 建立動力學數(shù)據(jù)庫23-25
• 1.4.1 原子移遷移率模型23-24
• 1.4.2 DICTRA軟件24-25
• 1.5 研究背景及內(nèi)容25-27
• 1.5.1 研究背景25-26
• 1.5.2 研究內(nèi)容26-27
• 第二章 實驗方案27-33
• 2.1 實驗方案確定27-30
• 2.2 實驗設備30-33
• 2.2.1 真空感應熔煉爐30
• 2.2.2 STX-202A型金剛石線切割機30-31
• 2.2.3 真空熱壓燒結(jié)爐31
• 2.2.4 箱式氣氛爐31-32
• 2.2.5 電子探針(EPMA)32-33
• 第三章 Ni-Fe-Ti fcc相原子遷移率的研究33-44
• 3.1 擴散方法論33-41
• 3.1.1 模型介紹33-38
• 3.1.2 互擴散系數(shù)的計算38-41
• 3.2 實驗過程41-42
• 3.3 實驗結(jié)果與討論42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 Co-Cr-Ti fcc相的原子遷移率的研究44-56
• 4.1 擴散方法論44-52
• 4.1.1 模型介紹44-50
• 4.1.2 互擴散系數(shù)的計算50-52
• 4.2 實驗方法52-54
• 4.3 結(jié)論與討論54-55
• 4.3.1 互擴散系數(shù)和原子移動性參數(shù)54
• 4.3.2 擴散圖和擴散路徑54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 Co-Cr-Al fcc相原子遷移率的研究56-67
• 5.1 擴散方法論56-64
• 5.1.1 模型簡介56-62
• 5.1.2 互擴散系數(shù)的計算62-64
• 5.2 實驗64-65
• 5.3 結(jié)論與討論65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文73-75
• 致謝75

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本文編號：1131432