Ti3Al合金凝固过程晶核形成及演变过程的模拟研究

• 作者: 李昌 侯兆阳 牛媛 高全华 王真 王晋国 邹鹏飞
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: TiAl合金 形核机理 分子动力学模拟 原子团簇
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质|CONDENSED MATTER: STRUCTURAL, MECHANICAL, AND THERMAL PROPERTIES
• 页码范围: 181-190
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211415

摘要

采用分子动力学方法对Ti3Al合金的形核机理进行了模拟研究,采用团簇类型指数法(CTIM),对凝固过程不同尺度的原子团簇结构进行了识别和表征,深入研究了临界晶核的形成和长大过程.结果表明,凝固过程体系包含了数万种不同类型的原子团簇结构,但其中22种团簇结构类型对结晶形核过程起关键性作用.在晶核的形成和长大过程,类二十面体(ICO)原子团簇、类BCC原子团簇和缺陷FCC及缺陷HCP原子团簇在3个特征温度点T1(1110 K),T2(1085 K)和T3(1010 K)时达到数量上的饱和,并根据数量和空间分布随温度的变化,得到了它们在形核和长大过程相互竞争的关系.跟踪平行孪生晶粒形成和长大的过程发现,临界晶核是由FCC原子构成的单相结构,并未观察到亚稳BCC相优先形核的过程;平行孪生结构是由FCC单相晶核在沿密排面逐层生长过程中形成的.结果还表明,CTIM相比于其他微观结构表示方法,能更为准确地揭示凝固过程微观结构的转变特征.