二元合金相界平衡溶质偏聚的相场建模方法
材料科学
2019-10-29 v2 计算物理
摘要
时效硬化合金中的大量实验与理论发现表明，特定溶质元素优先偏聚于相界（IB）并降低其能量。该偏聚机制可稳定析出微观组织以抵抗粗化，从而在结构应用中允许更高的使用温度。本文提出一种描述二元合金中分隔基体与析出相的相界上溶质偏聚的相场模型。所提建模框架能够捕捉体相热力学与界面自由能，同时考虑多种质量传输机制。给出了维数一系统的解析平衡解，并在独立于 Gibbs 分割面约定下评估超额 IB 量。借助平行切线构造，建立了以合金成分及描述自由能函数的模型参数为变量的 IB 偏聚等温线。在正规溶液近似下，给出了阐明 IB 能量与偏聚程度对温度及自由能模型参数依赖关系的计算研究。我们表明该模型与 Gibbs 吸附方程一致；因此，可将模型参数预言的吸附行为同实验及原子尺度模拟进行比较。未来工作有望将模型推广至三元合金，并纳入弹性相互作用对 IB 偏聚的影响。
引用
@article{arxiv.1910.05606,
title = {A phase-field approach for modeling equilibrium solute segregation at the interphase boundary in binary alloys},
author = {Sourabh B Kadambi and Fadi Abdeljawad and Srikanth Patala},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.05606},
year = {2019}
}