镍基高温合金中析出相绕过机制的离散位错动力学研究

镍基高温合金中的有序强化与位错绕过分布于$\gamma$基体中的$\gamma'$析出相所需的额外应力有关。已识别出丰富的绕过机制，随着操作条件从低温/中温高应力区变化到高温低应力区，各种剪切与Orowan绕环过程让位于攀移绕过。当反相畴界（APB）剪切与Orowan绕环机制起作用时，绕过机制随粒子尺寸增大从剪切变为绕环，并存在一个宽泛的共存尺寸窗口。另一种由间接实验证据支持的可能性是，第三种“混合”过渡机制可能起作用。本文中，我们使用离散位错动力学（DDD）模拟研究镍基高温合金中的位错绕过机制。我们开发了一种在DDD模拟中计算广义层错力的新方法。我们利用该方法研究了$a/2\langle110\rangle\{111\}$刃型位错对球形$\gamma'$析出相正方形点阵的绕过机制，作为析出相体积分数与尺寸的函数。我们表明混合机制是可能的，并在大范围析出相体积分数与半径内作为剪切与绕环区之间的过渡机制运作。我们还考虑了$\gamma/\gamma'$点阵错配对绕过机制的影响，将其近似为根据Eshelby夹杂理论计算的附加析出相应力。我们表明在剪切与混合绕环-剪切区中，点阵错配通常导致绕过应力增加。对于足够高的点阵错配，绕过应力由位错在析出相出口侧对拖曳位错的钉扎所控制。