何 波 唐 尧 赵 彦 韦 华

(1.沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁沈阳 110136；2.上海大学材料科学与工程学院，上海 200444；3.中国科学院金属研究所高温合金研究部，辽宁沈阳 110016)

基于KKS模型Ni- Al合金γ′相粗化行为的三维相场研究

何 波1唐 尧1赵 彦2韦 华3

(1.沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁沈阳 110136；2.上海大学材料科学与工程学院，上海 200444；3.中国科学院金属研究所高温合金研究部，辽宁沈阳 110016)

基于CALPHAD热力学数据，采用KKS相场模型模拟了Ni- Al高温合金γ′相的三维析出行为。结果表明，γ′相粗化行为符合LSW理论结果，粗化动力学指数为3，粗化速率常数K=23.4 nm3/h，γ′相的体积分数为32%。弹性畸变能和有序畴的作用导致了γ′相颗粒的条状形貌和规则排列。

相场模型 Ni- Al合金 γ′相 粗化行为动力学

镍铝基高温合金因其优异的高温力学性能，被广泛用于航空发动机和工业燃气涡轮叶片等热端部件。该合金的组成相主要为无序fcc结构的γ基体相以及基体中共格析出的有序L12结构的γ′相。其中γ′相的体积分数可高达65%甚至更高，其尺寸、形状以及分布很大程度上影响了合金的强度、塑性、断裂韧性、蠕变、疲劳抗力等宏观性能[1]。因此，通过科学试验和理论模拟技术研究热处理过程中γ′相的析出行为始终是材料科学家关注的热点。

Hirata等[2]通过透射电镜(TEM)研究了γ′相的析出行为并计算了γ′相形核率；Xiao等[3]利用高分辨电子显微镜技术(HREM)研究了γ′相的早期析出沉淀行为；Babu等[4]研究了γ′相析出行为和过饱和γ基体相发生分解的过程。而通过计算机模拟方法，如有限元[5]、Monte Carlo[6]、相场法[7]等研究γ′相析出行为，可以对影响γ′相演化的因素和机制进行定量分析，并以此为依据来预测合金的组织形貌和性能的关联。……