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相场法研究Fe-Cu-Mn-Al合金富Cu相析出机制

郭震 赵宇宏 孙远洋 赵宝军 田晓林 侯华

相场法研究Fe-Cu-Mn-Al合金富Cu相析出机制

郭震, 赵宇宏, 孙远洋, 赵宝军, 田晓林, 侯华, 等
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  • 基于Ginzburg-Landau理论采用连续相场法模拟了Fe-15%Cu-3%Mn-xAl(x=1%,3%,5% 质量分数)合金在873K等温时效时纳米富Cu析出相沉淀机制及Al含量对富Cu相析出的阻碍效应。通过计算成分场变量和结构序参数,研究了富Cu析出相的形貌、颗粒密度、平均颗粒半径、生长和粗化动力学。研究结果表明:在时效早期阶段,纳米富Cu相通过失稳分解机制析出,由于原子扩散速率存在差异,从而形成以富Cu相为核心的核壳结构。随着时效时间延长,富Cu相析出物结构由BCC转变为FCC。其中Al和Mn原子在富Cu核外偏析形成Al/Mn簇,可以将其视为阻碍富Cu析出相形成的缓冲层;在沉淀过程中,随着Al含量的增加,Al/Mn金属间相促进了缓冲层的生长,阻碍富Cu析出相的生长和粗化。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-04

相场法研究Fe-Cu-Mn-Al合金富Cu相析出机制

  • 1. 中北大学材料科学与工程学院
  • 2. 山西省太原市中北大学
  • 3. 中北大学
  • 4. 中北大学材料学院
    基金项目: 省部级-山西省科技重大专项(20181101014,20191102008,20191102007)

摘要: 基于Ginzburg-Landau理论采用连续相场法模拟了Fe-15%Cu-3%Mn-xAl(x=1%,3%,5% 质量分数)合金在873K等温时效时纳米富Cu析出相沉淀机制及Al含量对富Cu相析出的阻碍效应。通过计算成分场变量和结构序参数,研究了富Cu析出相的形貌、颗粒密度、平均颗粒半径、生长和粗化动力学。研究结果表明:在时效早期阶段,纳米富Cu相通过失稳分解机制析出,由于原子扩散速率存在差异,从而形成以富Cu相为核心的核壳结构。随着时效时间延长,富Cu相析出物结构由BCC转变为FCC。其中Al和Mn原子在富Cu核外偏析形成Al/Mn簇,可以将其视为阻碍富Cu析出相形成的缓冲层;在沉淀过程中,随着Al含量的增加,Al/Mn金属间相促进了缓冲层的生长,阻碍富Cu析出相的生长和粗化。

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