弹性场对（半）共格沉淀析出过程影响的模拟研究

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1、中南大学硕士学位论文摘要本文采用相场法模拟研究了弹性场对含共格或半共格沉淀相的合金的微观结构的演化及动力学过程的影响，主要研究内容包括共格粒子与基体点阵错配引起的均匀应变场(纯膨胀或压缩应变场)和(半)共格粒子与基体点阵错配引起四方应变场对微观组织演化和动力学过程的影响，此外，还研究了外加应力场与点阵错配度间耦合引起的组织结构的演变和动力学过程的影响等。主要结论如下：(1)、模拟结果表明应力场的存在将会对相变过程中析出相形态产生重大的影响，通过界面能与弹性应变能的相互竞争析出相在不同阶段呈现不同的形态如模量

2、结构、网格结构、三明治多畴结构、沉淀宏观点阵结构以及板条状等；(2)、对于非均匀弹性模量系统在外加应力场作用下，沉淀相的析出过程发生重大的变化，粒子沿弹性软方向呈各向异性析出，在纯膨胀本征应变和正的弹性模量差条件下，拉应变的作用下相沿着拉应变方向析出而在压应变情况下沿压应变垂直方向析出，对于压缩本征应变条件下，析出情况刚好相反；对于负弹性模量差条件下结论与上述的完全相反；(3)、从模拟中还可以发现在应力场的影响下不能简单的以经典的LSW粗化理论来理解粒子的选择生长或各向异性生长以及粒子的迁移运动等。本文研究

3、表明，依据点阵错配度的大小，可粗略的将粒子粗化行为分成三类：a、无点阵错配度或点阵错配度很小(～o)时，蔼此粒子的长大粗化过程符合LSW理论所预测的那样，大粒子在消耗小粒子的基础的长大；b、点阵错配度中等(---'2％-4％)时，粒子的粗化过程将出现应力诱导反向粗化现象，这种粗化现象取决于粒子的点阵错配度与体积分数；c、点阵错配度比较大(>4％)时，粒子容易沿弹性软方向合并成大粒子，而后这些大粒子才以LSW理论所预测的那样将孤立的小粒子消耗；(4)、研究表明，随着点阵错配度的增大，析出相的体积分数逐渐减少，

4、通过j文合表明点阵错配度对动力学转变方程中的转变指数没有影响，但动力学转变常数随着点阵错配度增大而减少；此外，在外加拉应力作用下，析出相的体积分数同样减少，而在外加压应力作用下析出相分数反而略有增大；(5)、通过点阵错配度对粗化动力学过程的研究表明，在点阵错配度影响下，中南大学硕士学位论文摘要粒子长大过程中其平均半径的三方次与时间基本上仍满足线性关系，但随着点阵错配度地增加，其粗化动力学常数将增加，即加快粒子粗化过程；当有外加应力作用时，粒子的平均半径的三方次与时间仍然满足线性关系，且不同外加应力作用下对粗

5、化动力学常数影响比较小；(6)、在四方应变场作用下，粒子沿[10】和[olj两个方向均匀析出，粒子呈现板条状或椭球状；当施加外加应力作用后，粒子的析出呈择优取分布，在外加拉应力作用下，粒子的析出与应力方向平行，而在压应力作用下粒子的析出与应力方向垂直，这种择优取向的分布来源于外加应力与不同位向变体的本征应变场间的能量耦合值不同而引起的。(7)、在系统的研究弹性场对(半)共格沉淀析出过程影响之余，从我们的研究工作当中发现一个非常有趣的现象：对适当的体系采用应力时效的方式可能实现除分子束外延技术之外的一种全新的

6、制备超晶格微结构的方法。上述得出的部分结论可以在很多合金或陶瓷体系中观察到，而且，还得到了一些实验手段难以观察到的现象。关键词：点阵错配度、微观组织演化、动力学过程、外加应力场、粗化、计算机模拟ⅡABSTRACTTheeffectofelasticityonthemicrostructureevolutionandkineticsofalloyscontainingcoherentorsemi·coherentprecipitatesisstudiedbyphasefieldmodel．Theemphasi

7、sisonsomeparticularclassofelasticity,includinghomogeneousstrainfield(puredilatationorpurecompress)inducedbylatticemisfitbetweencoherentprecipitatesandmatrixandtetragonalstrainfieldinducedby(semi·)coherentprecipitates．MoreoveLtheeffectofexternalstrainfieldo

8、nthemicrostructureevolutionandkineticsofalloysisalsoinvestigated．Someimportantconclusionsareobtained：(1)Thesimulationresultsindicatethatmorphologicalevolutionsarecontrolledbyatransformation-inducedelasticstra