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界面反应--扩散混合控制模型下先共析铁素体生长动力学的模拟

刘志远杨志刚李昭东刘振清张弛

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00455

建立了界面反应-扩散混合控制模型用于描述先共析铁素体的台阶生长过程. 考虑C原子长程扩散和界面反应对铁素体生长的共同控制作用, 建立了混合控制机制下先共析铁素体生长动力学的理论模型. 运用该模型对先共析铁素体的台阶生长过程进行了模拟, 提出了决定先共析铁素体生长机制的控制因子S.S因子包含了碳扩散、界面迁移、相变温度以及成分的作用. 通过该因子可判别是C原子长程扩散还是界面反应在先共析铁素体生长中起主导作用.当S较小时, 铁素体生长以界面控制为主; 当S较大时, 铁素体的生长以扩散控制为主. 对Fe-1%C(原子分数)合金在720 ℃的等温γ→α转变进行了模拟, 所得结果与文献报道的实验结果符合较好.

关键词: 先共析铁素体 , mixed control model , growth kinetics , ledgewise mechanism

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

纯铜动态再结晶过程的元胞自动机模拟

卢瑜 , 张立文 , 邓小虎 , 王赛 , 裴继斌 , 张国梁

金属学报

基于热加工过程金属学原理，建立了纯铜动态再结晶的二维元胞自动机模型,模拟了加工硬化、动态回复、形核及再结晶晶粒生长等一系列过程。利用该模型可得到整个热加工过程流变应力变化，晶粒的形态、晶粒取向和大小及分布。流变应力的大小可由基体与再结晶晶粒位错密度的平均值计算。采用该模型对不同应变、应变率、温度下纯铜动态再结晶过程进行了模拟，模拟结果与相同热变形条件下纯铜实验结果吻合较好。本模型将微观尺度位错运动与介观尺度晶界移动动力学及宏观热加工参数进行了初步结合，为将来多尺度模拟研究奠定了基础。

关键词: 动态再结晶 , cellular automata , microstructure evolution , growth kinetics

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

β黄铜中贝氏体生长的高温动态研究

杨延清 , 刘东慧 , 康沫狂 , 孙原

金属学报

本文运用透射电镜对β黄铜贝氏体片生长进行了高温原位动态研究,并运用体扩散控制生长的Trivedi模型及Zener—Hillert模型分别对贝氏体片的伸长和加厚进行了分析,发现在贝氏体片的初期生长尖端即存在层错亚结构和切变应力场,贝氏体片的实际伸长速率不符合Trivedi模型,加厚仅在宏观上表现为受体扩散所控制,其实质仍为一切变过程。

关键词: β黄铜 , bainite , growth kinetics , shear , volume diffusion

HIGH-TEMPERATURE TEM IN SITU STUDY OF GROWTH KINETICS OF BAINITE IN β BRASS

YANG Yanqing LIU Donghui KANG Mokuang Northwestern Polytechnical University , Xi'an , ChinaSUN Yuan Beijing Centre of Physical and Chemical Analysis , Beijing , China

金属学报(英文版)

In situ observation of the growth process of bainitic plate in βbrass by means of high-temper- ature TEM is conducted.The lengthening and thickening kinetics of bainitic plate is analysed with Trivedi's model and Zener-Hillert's model,respectively.It is found that the stacking fault substructure exists just in the growth tip of fresh bainitie plate and so does the shear stress in the matrix around the tip.The measured lengthening rate of bainitic plate is not con- sistent with Trivedi's model.The thiekening process is only macroscopieally controlled by vol- ume diffusion but its nature is a shear process.

关键词: β-brass , null , null , null , null

The Use of Image Analysis to Simulate Growth Kinetics of Ferrite by Carbon Diffusion in SG Cast Iron

HU Yixiang Central Laboratory , Dalian Locomotive Factory , Dalian , 116022 , China.

材料科学技术（英文）

关键词: image analysis , null , null

CuAl2O3复合材料中Al2O3的长大动力学分析?

胡洁琼 , 谢明 , 程勇 , 柳青 , 杨有才 , 王塞北 , 王松

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.01.014

通过分析铜铝颗粒表面铝与氧的反应，计算铜铝合金中铝的沉淀析出量、铝在铜基体中的扩散速率以及Al2 O3颗粒大小，研究了喷射沉积内氧化法制备CuAl2 O3复合材料中 Al2 O3的长大动力学行为。结果表明，在反应合成制备过程中，氧化铝颗粒长大动力学行为满足抛物线规律；铜铝合金表面铝与氧的反应是一种铝扩散控制型反应，该氧化铝颗粒的长大与铝在铜铝合金中的含量、扩散速率和所处位置(晶内、晶界)有关。计算得到的 Al2 O3颗粒大小与实际获得的氧化铝颗粒大小相吻合。

关键词: 氧化铝 , 长大动力学 , 铜 , 反应合成 , 复合材料

流动对ZTS晶体(100)面台阶生长动力学影响的研究

宋森 , 程旻 , 李明伟 , 宋洁 , 周川

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.16.032

通过利用光学显微镜对ZTS晶体(100)面的台阶推移过程进行实时观察,对不同溶液供应速度及不同过饱和度下的台阶生长动力学进行了研究.结果表明,随着溶液供应速度S的增大,台阶平均推移速率先增大后减小.溶液供应速度S≈1.2rnL/min时,台阶平均推移速率达到最大.而在静止的生长溶液中,台阶平均推移速率随着过饱和度σ的增大呈非线性增大,同时确定了生长死区σd和台阶平均推移速率急剧增大时的临界过饱和度值σ*,并计算了不同过饱和度阶段的台阶动力学系数和台阶活化能.

关键词: ZTS , 溶液供应速度 , 台阶推移速率 , 生长动力学 , 实时观测

热浸镀Zn-6％Al-3％Mg镀层合金层生长研究

童晨 , 苏旭平 , 李智 , 王建华 , 吴长军 , 彭浩平 , 徐鹏

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.011

将Q235钢分别在Zn-6％(质量分数,下同)Al和Zn-6％Al-3％Mg合金锌浴中浸镀不同的时间,使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)对样品合金镀层显微进行观察,分析镀层层合金层的相组成及生长过程,研究Mg对合金层生长的作用.通过研究发现,在Zn-6％Al和Zn-6％Al-3％Mg合金镀层中合金界面层组成主要是Fe-Al-Zn化合物,Fe-Al-Zn合金界面层阻碍了脆性Fe-Zn层的形成.Mg加入Zn-6％ Al锌池中后促进了界面反应,缩短了合金层出现所需时间,并使合金层的生长更加致密均匀,稳定合金层使其不被液相侵蚀破坏而溶解.Mg的加入阻碍了扩散通道随着时间延长逐渐向两扩散组元成分点连线移动的趋势,减少了锌液进入合金层,稳定了合金层.Zn-6％Al-3％Mg镀层合金层随着时间延长而增厚,合金层的生长呈抛物线规律,主要受扩散反应控制.

关键词: 热浸镀 , Zn-Al-Mg , 合金层 , 扩散通道 , 动力学