U-Nb形状记忆合金热弹性马氏体相变的相场模拟

U-Nb形状记忆合金具有优异的抗腐蚀性和力学性能,其中亚稳α"相的典型微观组织为多层级孪晶马氏体。利用相场法模拟α"相热弹性马氏体的形成过程。结果表明,在弹性应变能最小化的驱动下,获得了多种自协调马氏体组织,也发现了多种自协调模式。对比本研究模拟结果和文献中的实验结果,认为相变变形梯度矩阵的反对称性和界面兼容性显著影响变体结对和孪晶面。另外,基于变体重排过程,预测了相变态组织在变形初期的织构演化。

U-Nb合金低温分解机制的相场法研究

低温时效处理导致U-Nb合金的力学性能发生显著改变,利用相场法研究了性能变化对应的微观组织演化。结果表明,在较高温度可能发生调幅分解,但必须满足其热力学条件,而且也仅出现在初期。发生普通型析出的范围可能更广,因为合金成分接近于发生结构转变的临界成分,时效对应的母相无论是类高温立方相还是类低温正交相,稳定核胚和母相之间的Nb含量差异都可以相当小。当相界面的迁移率较大而扩散率较低时,处于长大阶段的析出物的Nb含量明显不同于平衡态成分。因此,U-Nb合金的低温时效硬化效应可能是由相分解引起的Nb再分配所导致。

U-2Nb合金等温相转变动力学

讨论了U-2Nb合金的等温转变动力学行为。通过金相定量测量,构建了其宏观动力学曲线,即时间-温度-相转变(TTT)曲线。对比之前在类似合金上的工作,发现了较大的差异。该差异主要归因于2种不同的相转变机制,即单析出反应和不连续析出反应,它们分别在较高温度(550~647℃)和较低温度范围(450~550℃)下发生。此外,讨论了通过单析出反应进行的针状α析出物在其长度方向上的生长速率。最后,运用Zener-Hillert模型模拟了单析出反应受扩散控制时的生长速率并与实验数据进行了对比。