3  模拟结果及其分析 .  16
3.1  温度对Ni-Al合金沉淀过程的影响规律 .  16
3.1.1  温度对Ni-Al合金

相体积分数变化的影响 .  16
3.1.2  温度对Ni-Al合金平均粒径的影响 .  17
3.1.3  温度对Ni-Al合金粗化的影响 .  18
3.2  浓度对Ni-Al合金沉淀过程的影响规律 .  20
3.2.1  浓度对Ni-Al合金

相体积分数变化的影响 .  20
3.2.2  浓度对Ni-Al合金平均粒径的影响 .  21
3.2.3  浓度对Ni-Al合金粗化的影响 .  22
3.3  弹性能对Ni-Al合金沉淀过程的影响规律 .  24
3.3.1  弹性能对Ni-Al合金
γ
相体积分数变化的影响 .  24
3.3.2  弹性能对Ni-Al合金平均粒径的影响 .  25
3.3.3  弹性能对Ni-Al合金粗化的影响 .  26
结  论   28
致  谢   29
参 考 文 献 .  30
 1  绪论
1.1  研究背景及意义
随着现代航天航空工业化的进展，飞机发动机涡轮叶片在使用时的温度要求越
来越高，这也就对材料的选取要求越来越严格。在研究中，我们发现镍基高温合金
具有良好的抗疲劳性、韧性、表面稳定性、抗氧化性以及抗热腐蚀性能，其在温度
范围 650-1100℃之内能正常使用，并且其被广泛应用于航空航天领域。“因此，热
端承载部件，如先进航空航天发动机和工业汽轮机涡轮叶片等，他们的主要用材都
是镍基合金”[1-2]
。此外，根据相关数据显示，发动机的现用材料当中，一半以上是
使用的镍基高温合金材料[3]
。
在镍基高温合金中，Ni3X型的沉淀相是最主要的强化相，对于Ni-Al合金来说，
其对应的强化相沉淀就是 Ni3Al(即

相)，而基体镍(

相)是具有 fcc 结构的无序
相，具有熔点高，密度低，热导率大的特点。相反，Ni3Al 是长程有序的金属件化合
物，也具有 fcc 结构[3-5]
，且为 L12型晶体间结构。Ni-Al 合金时效时，从无序的

基
体相中沉淀析出有序相

沉淀相，并且他们与母相文持共格关系，这一特点可以有
助于阻碍位错运动。因而，合金的强化程度由沉淀相

相的微观组织形态、空间分
布、体积分数以及平均粒径决定着[6-7]
。因此，为了提高镍基高温合金各方面的的性
能，我们需要研究

相的沉淀行为。材料学的前辈们对

沉淀相进的研究已经相当
的多[8-12]
，但由于研究条件的制约，大多数都是在在实验方面进行研究。实验所使用
的方法大都是据Ni-Al合金

相后期的形貌来判断该合金的沉淀机制，但是随着科研
条件的改善和研究的不断深入，前辈们发现仅仅依靠Ni-Al合金时效的后期微观形貌
来判断沉淀机制是不够准确的，例如，沉淀相和母相之间晶格参数不相同，它们二
者又要保持晶体共格关系，这样就会在新相的附近就会产生相应的应变场，继而会
产生弹性交互作用，这种弹性交互作用对于沉淀相微观颗粒的形貌、空间分布乃至
整个沉淀过程都有着十分显著的影响[13-15]
。在这样的情况下，我们就很容易根据实验
得到不够准确甚至是错误的结论，因此，运用计算机模拟的方式可以避开这样的缺
陷，很方便的模拟镍基高温合金时效沉淀过程，得到较为准确的结论。
 1.2  计算机模拟研究 Matlab界面扩散下 Ni-Al合金析出相粗化规律(2):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_13863.html