两相间的扩散:扩散偶两侧的材料成分均匀

目的: 学习在恒温下的扩散模拟,本例中扩散前,扩散偶两侧的材料具有不同的相结构且成分均匀;

模块: 扩散模块

热力学+迁移率数据库: FeCrNi.tdb

批处理文件: Example_#4.3.pbfx

计算过程:

  • 创建工作空间,选择扩散模块: 参见Pandat 用户手册: 工作空间(Workspace)

  • 调用 FeCrNi.tdb数据库,选择所有组元: 参见Pandat 用户手册: 调用数据库

  • 单击 PanDiffusion → Diffusion Simulation,设置计算条件,如图 1。首先将“Region Composition Distribution”设置为“Uniform”,单击Region_1设置扩散偶左侧的成分为30Cr-10Fe-60Ni (at%),再单击Region_2将扩散偶右侧的成分设置为55Cr-40Fe-5Ni (at%) (未显示在图 1中);

  • Region_1Region_2的长度设置为100 mm, 总的格点数 (# of Grids)为 100;

  • 扩散偶的热处理条件 (Thermal History) 设置为1000°C下恒温200小时;

  • 图 1 所示的设置,输出结果仅包括初态和终态的成分分布图,点击OK开始计算。

计算后处理:

可获取的信息:

  • 图 3 所示为Fe-Cr-Ni三元体系1000°C的等温截面,一侧为Fcc,另一侧为Bcc。扩散偶两侧材料的初始成分分别位于两个相区,表明扩散会穿过Fcc+Bcc两相区;

  • 扩散偶在1000°C保温200小时后,Fcc 和Bcc 之间的相边界发生移动;

图 1:   设置扩散模拟条件

图 2:  在1000°C恒温200小时后,扩散偶的成分分布图

图 3:  Fe-Cr- Ni在1000 °C的等温截面,扩散偶两侧材料的初始成分分别位于Fcc相区和Bcc相区