申请/专利权人：中国科学院金属研究所

申请日：2021-06-10

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN113555072B

主分类号：G16C60/00

分类号：G16C60/00;C22F1/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2021.11.12#实质审查的生效;2021.10.26#公开

摘要：本发明涉及冶金铸造领域，涉及模拟钛合金α片层分叉生长过程的相场动力学方法，其包括以下步骤：S1、获取钛合金β→α固态相变过程中两相的Gibbs自由能密度、不同过冷度下合金中各元素平衡成分等信息；S2、构建可实现钛合金α片层分叉生长行为的界面能各向异性函数；S3、建立相场模型，求解相场控制方程获得序参量结果值；S4、对钛合金α片层分叉生长与演化结果进行可视化处理并进行实验验证，阐明界面能各向异性对钛合金α片层分叉生长行为的影响规律。本发明能够再现钛合金β→α转变时α片层分叉生长过程，为钛合金在热处理工艺条件下对显微组织形态及其演变过程提供了可视化的模拟方法。

主权项：1.一种模拟钛合金α片层分叉生长过程的相场动力学方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据钛合金体系的当前过冷度下β与α相的热力学数据信息，获取β→α固态转变时各相的局域自由能密度以及两相平衡时的平衡成分；S2、构建可实现钛合金α片层分叉生长行为的界面能各向异性函数，通过梯度项将界面能引入总化学自由能项；S3、根据步骤S1与S2获取的不同温度下钛合金β→α固态相变时各相的Gibbs自由能密度、合金元素的平衡成分以及梯度项，建立相场模型，并求解相场控制方程获得序参量结果值，获得片层分叉生长与演变的微观组织形貌信息；S4、将S3中微观组织及成分演化结果进行可视化处理，阐明界面能各向异性对钛合金α片层分叉生长行为的影响规律；所述步骤S1中，钛合金中β与α相局域自由能密度表达式： 其中，hφ＝φ36φ2-15φ+10为插值函数，用来连接β与α两相的自由能曲线；T表示体系温度，单位为K；ci表示合金元素成分，i＝Al和V，单位为at.％；φ表示结构场变量，无单位；与分别为α与β相的平衡摩尔自由能，单位Jmol，其与体系温度T、合金元素成分ci密切关联；ωφ21-φ2表征β与α两相之间的能垒，ω为能垒高度，单位Jmol；所述步骤S2包括以下内容：相场模型中，界面能是与界面处的结构或浓度非均匀相关的附加自由能；通过加入梯度项将界面能引入总化学自由能项中，梯度项表达式为： ε是梯度能系数函数，单位J·m2mol；表示结构场变量梯度，单位为m-1；这里ε的表达式为：ε＝ε0[1+γfθ]ε0表示界面能各向同性下的梯度项系数，单位J·m2mol；γ表示界面能各向异性程度，无量纲；fθ是双峰函数，其表达为： θ代表二维平面内0～2π内任意角度，采用弧度制；b是表征双峰函数峰宽参数，无量纲；通过fθ的设置，确定θ取0与π6时，达到双峰函数的峰值，即界面能取得最大值，也即确立α片层优先生长方向。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院金属研究所 一种模拟钛合金α片层分叉生长过程的相场动力学方法

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