Fe-Mo-Nb合金中溶质拖曳晶粒长大动力学的相场模拟

作     者：程刚 陈宇鹏 王庆宇 CHENG Gang;CHEN Yupeng;WANG Qingyu

作者机构：哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001 

出 版 物：《原子能科学技术》 (Atomic Energy Science and Technology)

年 卷 期：2023年第57卷第10期

页      面：1980-1988页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 0827[工学-核科学与技术] 082701[工学-核能科学与工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：哈尔滨工程大学高水平科研引导专项(3072022JC1502)。 

主　　题：晶界迁移 溶质拖曳 相场模型 铁基合金 模拟 

摘      要：轻水堆事故容错燃料(ATF)包壳铁铬铝铁素体合金中添加微量Mo、Nb元素能起到固溶强化和析出的作用,其中析出的Laves相分布在晶界、亚晶界,被认为能固定晶界阻碍晶粒长大,发挥提高合金热稳定性能的作用。另一种观点认为,Laves相的钉扎效应小于溶质拖曳效应(SDE),在提高合金热稳定性方面不占主导。为研究SDE对晶界迁移的影响,本文使用相场方法定量模拟晶粒生长过程中Mo、Nb溶质元素对晶界迁移的阻碍,在已有相场模型基础上引入多晶相场模型和溶质拖曳附加项,并推导出其具体表达式用于建模。模拟结果显示,与经典稳态假设SDE模型相比,相场方法观察到非稳态的溶质分离过程,此外,还获得溶质在不同迁移速率晶界处的分布以及对应速率的SDE耗散能,确定了Nb、Mo元素的SDE作用范围。研究结果表明,该模型适用于模拟多晶生长过程中的SDE,能为深入理解材料中Mo、Nb溶质拖曳过程,以及材料设计和性能预测提供有价值的信息。