金属学报  2007, Vol. 43 Issue (9): 907-912

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Cu-Pb偏晶合金的颗粒生长和Ostwald 熟化的相场法模拟

崔红保;郭景杰；苏彦庆；吴士平；李新中；傅恒志

哈尔滨工业大学材料科学与工程学院

PHASE FIELD SIMULATION OF PARITICLE GROWTH AND OSTWALD RIPENING FOR CU-PB MONOTECTIC ALLOY

Hongbao CUI;

哈尔滨工业大学材料科学与工程学院

崔红保; 郭景杰; 苏彦庆; 吴士平; 李新中; 傅恒志 . Cu-Pb偏晶合金的颗粒生长和Ostwald 熟化的相场法模拟[J]. 金属学报, 2007, 43(9): 907-912 .
, , , , , . PHASE FIELD SIMULATION OF PARITICLE GROWTH AND OSTWALD RIPENING FOR CU-PB MONOTECTIC ALLOY[J]. Acta Metall Sin, 2007, 43(9): 907-912 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(855 KB)   摘要: 采用计算效率和计算精度较高的Fourier变换谱分析方法求解Cahn-Hilliard相场方 程, 并耦合热力学数据, 对Cu-Pb过偏晶合金在等温情况下液相分离过程中的颗粒生长 和Ostwald 熟化进行了模拟研究. 结果表明, 合金体系中两液相区中的第二 相颗粒生长和Ostwald 熟化过程可以通过调节能量梯度系数和迁移率系数实现. 在过饱和基体中第二相单个颗粒生长的计算结果表明, 颗粒生长的扩散过程主要是系 统自由能作用的结果, 能量梯度系数γ对颗粒与基体之间的浓度梯度起调节作用. 随着γ的减小, 两液相之间的浓度梯度增大, 颗粒轮廓线的斜率增加. 颗粒半径 的生长速率与经典的Zener理论良好吻合. 模拟了Cu-Pb过偏晶合金不混溶区析出第二 相颗粒半径的分布情况, 随着粗化过程的进行, 归一化颗粒半径的尺寸分布峰值由初始 的小于平均尺寸逐渐向平均尺寸靠近, 且最终超过平均尺寸。 关键词 ： Cu--Pb过偏晶合金,  相场法,  Ostwald熟化     Abstract：Cahn-Hilliard equation coupling with thermodynamic data is solved by Fourier transformation spectrum method due to the high efficiency and accuracy to simulate particle growth and Ostwald ripening for Cu-Pb monotectic alloy at the isothermal condition. The simulation results show that particle growth and Ostwald ripening for specific Cu-Pb monotectic alloy can be realized by the adjustment of gradient coefficient and mobility ratio. The growth of singular nucleated particles in a supersaturated matrix depends on the adjustment of free energy function and the smaller gradient coefficient, the more distinct steepness of concentration profile is. Growth rate of particle radius is in good agreement with the well accepted Zener’s law. Size distribution of reduced particle radius is computed and the peak of radius distribution changes from approaching the average radius to exceeding it. Key words： 收稿日期: 2006-11-09      ZTFLH:  TG146.1   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 崔红保 郭景杰 苏彦庆 吴士平 李新中 傅恒志 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2007/V43/I9/907 [1]Ratke L,Diefenbach S.Mater Sci Eng,1995;15R:263 [2]Zhao J Z,Ratke L.Scr Mater,2004;50:543 [3]Cahn J W,Hilliard J E.J Chem Phys,1958;28:258 [4]Ode M,Suzuki T,Kim S G,Kim W T.Mater Trans,2001; 42:2410 [5]Diepers H J,Beckermann C,Steinbach I.Acta Mater, 1999;47:3663 [6]Nestler B,Wheeler A A,Ratke L,St(?)ker C.Physica,2000; 141D:133 [7]Allen S M,Cahn J W.Acta Mater,1979;27:1085 [8]Chen L Q,Wang Y Z.JOM,1996;48(12):13 [9]Karma A.Encyclopedia of Material Science and Technol- ogy.Oxford:Elsevier,2001:6873 [10]Sun W L,Zhang Z M,Xu C J,Guo X F.J Mater Heat Treat,2005;26(6):53 (孙万里，张忠明，徐春杰，郭学峰．材料热处理学报，2005；26(6)：53) [11]Okamoto H.J Phase Diagram,1993;14:649 [12]Chen LQ,Shen J.Comput Phys Commun,1998;108:147 [13]Ramanarayan H,Abinandanan T A.Acta Mater,2003; 51:4761 [14]Derby B,Camel D,Favier J J.J Cryst Growth,1983;65: 280 [15]Zener C.J Appl Phys,1949;20:950 [16]Lifshitz I M,Slyozov V V.J Phys Chem Solids,1961;19: 35 [17]Wagner V C.Z Elektrochem,1961;65:581 [18]Ardell A J.Phys Rev,1990;41B:2554 [19]Rogers T M,Desai R C.Phys Rev,1989;39B:11956 [1] 赵宇宏, 景舰辉, 陈利文, 徐芳泓, 侯华. 装甲防护陶瓷-金属叠层复合材料界面研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(9): 1107-1125. [2] 杨柯,梁烨,严伟,单以银. (9~12)%Cr马氏体耐热钢中微量B元素的择优分布行为及其对微观组织与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(1): 53-65. [3] 魏铖, 柯常波, 马海涛, 张新平. 基于序参量梯度的改进相场模型及对大尺度体系马氏体相变的模拟研究[J]. 金属学报, 2018, 54(8): 1204-1214. [4] 王锦程, 郭春文, 李俊杰, 王志军. 定向凝固晶粒竞争生长的研究进展[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 657-668. [5] 张军,陈文雄,郑成武,李殿中. Fe-C-Mn三元合金中奥氏体-铁素体相变的相场模拟[J]. 金属学报, 2017, 53(6): 760-768. [6] 张军,郑成武,李殿中. 相场法模拟Fe-C合金中奥氏体-铁素体等温相变过程*[J]. 金属学报, 2016, 52(11): 1449-1458. [7] 马文婧,柯常波,周敏波,梁水保,张新平. Sn/Cu互连体系界面和金属间化合物层Kirkendall空洞演化和生长动力学的晶体相场法模拟*[J]. 金属学报, 2015, 51(7): 873-882. [8] 柯常波,曹姗姗,马骁,黄平,张新平. NiTi形状记忆合金中Ni4Ti3共格沉淀相自催化生长效应的相场模拟[J]. 金属学报, 2013, 49(1): 115-122. [9] 周广钊,王永欣,陈铮. 相场法模拟弹性应变能对Ti-Al-Nb合金 α2→ O相变粗化动力学的影响[J]. 金属学报, 2012, 48(4): 485-491. [10] 柯常波 马骁 张新平. 孔隙对NiTi形状记忆合金中B2-R相变影响的相场模拟[J]. 金属学报, 2011, 47(2): 129-139. [11] 柯常波 马骁 张新平. 外应力对NiTi合金中共格Ni4Ti3沉淀相长大行为影响的相场法模拟[J]. 金属学报, 2010, 46(8): 921-929. [12] 柯常波 马骁 张新平. 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[J]. 金属学报, 2010, 46(1): 84-90. [13] 苗树芳 陈铮 王永欣 徐聪 马锐 张明义. L10相和L12相结构原位转变的微观相场法模拟[J]. 金属学报, 2009, 45(5): 630-634. [14] 张玉祥; 王锦程; 杨玉娟; 杨根仓; 周尧和 . 相场法模拟扩散场相互作用对沉淀相形貌及成分的影响[J]. 金属学报, 2007, 43(10): 1107-1112 . [15] 侯华; 赵宇宏; 陈铮; 徐宏 . 相场法预测低铝合金Ni75AlxV25-x的早期沉淀过程[J]. 金属学报, 2005, 41(7): 695-702 . Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed