【摘要】：材料制備過(guò)程中微結(jié)構(gòu)演變的定量描述是材料設(shè)計(jì)的核心。近年來(lái)基于精準(zhǔn)熱力學(xué)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的相場(chǎng)模擬是對(duì)微結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行定量描述一種行之有效的方法。作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪葉片等高溫零部件的主要用材,高性能鎳基高溫合金制備工藝的優(yōu)化及設(shè)計(jì)一直是各國(guó)材料學(xué)者研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。首先概述了相場(chǎng)方法及其最新研究進(jìn)展,以及相場(chǎng)法與CALPHAD(CALculation of PHAse Diagram)數(shù)據(jù)庫(kù)耦合技術(shù)的發(fā)展,隨后詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)鎳基高溫合金凝固、固溶及時(shí)效過(guò)程微結(jié)構(gòu)演變定量相場(chǎng)模擬的報(bào)道,以及當(dāng)前用于建立鎳基高溫合金微結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能關(guān)系的可行方法。之后給出了兩個(gè)基于定量相場(chǎng)模擬對(duì)鎳基高溫合金固溶及時(shí)效熱處理機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化及設(shè)計(jì)的實(shí)例,進(jìn)一步證明了相場(chǎng)模擬在高性能鎳基高溫合金設(shè)計(jì)中的重要作用。最后,指出了對(duì)鎳基高溫合金制備過(guò)程微結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行定量相場(chǎng)模擬以及后續(xù)工藝優(yōu)化和設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)。
[Abstract]:The quantitative description of microstructure evolution in material preparation is the core of material design. In recent years, the phase field simulation based on accurate thermodynamics and diffusion kinetics database is an effective method to describe the microstructure evolution quantitatively. As the main material for high temperature parts such as aero-engine and gas turbine blades, the optimization and design of high-performance nickel-based superalloy preparation process has been a hot and difficult research topic of materials scholars all over the world. Firstly, the phase field method and its latest research progress, as well as the development of coupling technology between phase field method and CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram) database are summarized. Then, the solidification of nickel-based superalloy at home and abroad is introduced in detail. The quantitative phase field simulation of microstructure evolution in solid solution and aging process and the feasible methods for establishing the relationship between microstructure and mechanical properties of Ni-based superalloys are reported. Then two examples based on quantitative phase field simulation are given to optimize and design the solid solution and effective heat treatment mechanism of Ni-based superalloy, which further proves the important role of phase field simulation in the design of high-performance nickel-based superalloy. Finally, the main problems and development trends in quantitative phase field simulation and subsequent process optimization and design of Ni-based superalloy fabrication process are pointed out.
【作者單位】： 中南大學(xué)粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51301208,51474239) 湖南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2015JJ3146) 中德科學(xué)中心資助項(xiàng)目(GZ755) 科技部973計(jì)劃項(xiàng)目(2011CB610401,2014CB644002) 中南大學(xué)“升華學(xué)者”特聘教授啟動(dòng)基金
【分類(lèi)號(hào)】：TG132.3

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本文編號(hào)：2457608