Cu对6000系和7000系铝合金时效过程中微结构演变的影响

介绍了几种研究铝合金时效过程中微结构演变的先进实验及模拟手段,包括用于显示原子列Z衬度的高角环形暗场-扫描透射电子显微术(HAADF-STEM)、分析微区中不同元素三维空间分布的三维原子探针技术(3DAP)、复杂选区电子衍射(SAED)模拟及第一性原理计算。综述了近年来作者及国内外学者使用这些手段研究Cu元素添加对6000系和7000系铝合金时效过程中微结构影响的进展,包括Cu添加对合金析出序列、时效析出速率、合金的析出硬化效果、析出物(如GP区、β″亚稳相、η平衡相等)的化学计量比及原子占位等的影响。最后展望了采用热力学、动力学计算及相场模拟等方法在铝合金设计中的应用,指明了通过对铝合金微结构进行定量模拟并结合关键实验验证来实现铝合金高效设计的发展方向。

研发铝合金的集成计算材料工程

用于铝合金的集成计算材料工程是将微观(10-10~10-8m)、细观(10-8~10-4m)、介观(10-4~10-2m)和宏观(10-2~10 m)等多尺度计算模拟和关键实验集成到铝合金设计开发的全过程中,通过成分-工艺-结构-性能的集成化,把铝合金的研发由传统经验式提升到以组织演化及其与性能相关性为基础的科学设计上,从而大大加快其研发速度,降低研发成本。本文详细阐述了原子尺度模拟、相图计算、相场、元胞自动机和有限元等计算模拟方法及微结构表征和性能测定的实验方法,论述了其在铝合金研发中所发挥的具体作用。基于集成计算材料工程,提出了从用户需要、设计制备和工业生产3个层面研发铝合金的具体框架。通过2个应用实例,展示了集成计算材料工程在铝合金研发中的强大功能,这也为新型铝合金及其它新材料的设计和开发提供了新模式。

液相扩散系数对Al356.1合金凝固过程显微组织演变的影响(英文)

采用相场方法研究了液相扩散系数对Al356.1合金凝固过程初晶(Al)相显微组织演变的影响。在相场模拟中,采用了两套液相扩散系数,而其他热物理参数和数值参数则保持一致。第一套液相扩散系数只考虑随温度变化的Arrhenius类型的杂质扩散系数,而第二套则为随温度和成分变化的精准的液相原子移动性数据库。对于第二套液相扩散系数,还分析了扩散系数矩阵中的非对角项对Al356.1合金凝固过程中显微组织演变的影响。通过相场模拟发现:在3种液相扩散系数情况下,初晶(Al)相的形貌、枝晶尖端的速率和枝晶前端的成分曲线均有不同。研究结果表明:精确的液相原子移动性参数对定量模拟凝固过程显微组织演变是非常重要的。