镍基高温合金中$\gamma/\gamma'$演化与位错塑性耦合的连续介质方法
材料科学
2017-02-09 v1
摘要
单晶镍基高温合金中的蠕变数十年来一直是令人感兴趣的主题，如今模拟越来越能够补充实验。在这些合金中，相微观结构在载荷下与位错系统共同演化，理解其相互作用对于理解由此产生的蠕变性能至关重要。因此，预测性建模需要能够建模和模拟相与缺陷微观结构的多物理场框架。为此，我们构建了一个相场演化与连续介质位错动力学耦合模型，该模型充分考虑了统计存储位错和几何必需位错。模拟得到的具有四种变体及共同演化的位错微观结构的相微观结构与实验观察结果吻合良好。蠕变应变曲线作为微观结构演化方程的自然副产品获得，无需额外的参数拟合。我们对不同位错密度下的演化进行了模拟，并通过详细分析弹性和化学能量密度不同贡献的变化，确定了微观结构演化的驱动力。结合模拟与实验蠕变曲线的比较，本研究揭示了控制定向粗化（rafting）过程的机制，并表明rafting的动力学显著依赖于位错微观结构的特征。除了恒定载荷下的rafting，我们还研究了载荷条件变化的影响，并探索了通过沿不同载荷路径进行预rafting来改善蠕变性能的可能性。
引用
@article{arxiv.1702.02386,
title = {A continuum approach to combined $\gamma/\gamma'$ evolution and dislocation plasticity in Nickel-based superalloys},
author = {Ronghai Wu and Michael Zaiser and Stefan Sandfeld},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.02386},
year = {2017}
}