Ni-14Al（at%）合金的析出模拟

目的: 学习二元合金的析出模拟。本例将介绍Ni-14Al合金在550°C下等温时效过程的析出模拟，并将实验数据添加至图中。

模块: 组织演化模块

热力学+迁移率数据库:AlNi_Prep.tdb

kdb文件: Ni-14Al_Precipitation.kdb

批处理文件: Example_#3.1.pbfx

计算过程:

• 创建工作空间，选择组织演化模块： 参见Pandat 用户手册: 工作空间（Workspace）；

• 调用 AlNi_Prep.tdb数据库，选择Al，Ni组元： 参见Pandat 用户手册: 调用数据库；

• 从菜单栏单击PanEvolution/PanPrecipitation，选择Load KDB or EKDB后，选择Ni-14Al_Precipitation.kdb，弹出如图 1 所示的对话框。该对话框显示存储在Ni-14Al_Precipitation.kdb中的关键信息，即基体相为Fcc，析出相为L12_FCC；



图 1:  调用Ni-14Al_Precipitation.kdb

• 从菜单栏单击File → Open File，打开Ni-14Al_Precipitation.kdb。该文件分别定义了基体相和析出相所需要的参数，如摩尔体积和界面能等，如图 2 所示。有关这些参数的详细信息，请参见Pandat 用户手册: 析出动力学参数数据库 ( kdb文件) 的语法和例子；



图 2:  查看Ni-14Al_Precipitation.kdb中定义的参数

• 从菜单栏单击PanEvolution/PanPrecipitation，然后单击Precipitation Simulation。弹出如图 1 所示的对话框，在左边设置合金的化学成分，右边设置热处理条件。图中所示为假设初始态为纯Fcc相，在550°C下进行等温时效100h，并增加时间在1h，10h和50h时PSD的输出；

• 如图 4 所示，创建新表格，新表格包括两列，第一列为时间，单位是小时，第二列为L12_FCC相的尺寸，单位是纳米。由此表格创建一个图形，并将其重命名为Size；



图 4:  创建新表格，第一列为时间 (hour)，第二列为L12_FCC相的尺寸 (nm)

• 创建一个新的表格，如图 5所示。新表格包括两列，第一列为log(time in minute)，单位是分钟，第二列为L12_FCC相的数密度，单位是个数/cm³。从此表格创建一个图形，并将其重命名为nd；



图 5:  创建新表格，第一列为log(time)，第二列为单位体积析出相的数密度

• 从文件中导入表格，如图 6 所示，并选择Ni-14Al_Exp.dat；



图 6:  从文件中导入实验数据表

• 打开Size图，单击选中Ni-14Al_Exp表，拖动t(hr)作为x轴，按 <Ctrl>键拖动radius(nm)为y轴至图形中。在属性窗口中，将Plot Type设置为Point，带有实验数据点的图形如图 7 所示；



图 7:  尺寸演变与实验数据的对比

• 打开nd图并添加实验数据，如图 8 所示；



图 8:  数密度的演变与实验数据的对比

• 创建一个新的表格，如图 9，选择psd作为表Table Type；选择psd_s(L12_FCC)和psd_nnd(L12_FCC)，创建一个新的图形，如图 10 所示；

可获取的信息:

• 将实验数据添加到计算图中时，注意保持实验数据和计算结果之间的单位一致。在Pandat™计算中，所使用的单位为国际标准单位，即时间单位为秒，长度单位为米，体积单位为立方米等；

• 粒子数密度是单位体积的粒子数。Pandat™的默认输出单位为每立方米的数量，在图 8 中转换为每立方厘米的数量；

• 图 10 中的psd_nnd(L12_FCC)是归一化数密度，等于每个尺寸等级的粒子数除以总粒子数；

• 图 10所示为四条不同时间的分布曲线。尖锐的曲线表示在成核早期，小粒子尺寸和高数密度，平坦的曲线显示出最终的粒度分布（在该模拟中为100小时）。表中给出了每个分布所对应的时间。在创建表格时，只需将时间信息放在表格中，如图 11 所示；

• 如果只需要绘制在某一时刻的粒度分布曲线，需设置index=1或2 或 i。index=i 表示最终分布。图图 13 为最终尺寸分布和分布曲线创建的表格。