调幅分解的相场模型

作为显微结构演化模型的特例,调幅分解不考虑相之间的相互作用,弹性能由化学错配而不是相错配决定。调幅分解中的梯度项是通过化学梯度而不是序参量梯度来计算的,与序参量(见 析出过程的相场模拟方程 (10))无关,仅需要求解Cahn-Hilliard动力学方程(见析出过程的相场模拟方程 (11)。调幅分解中的弹性能公式为:

  (1)  

在模拟调幅分解过程中,梯度项是由浓度场而不是相场来替代:

  (2)  

其中 κj 是梯度能量系数。

在调幅分解过程中,成分均匀的单相固溶体分解为两个或者多个相同结构但是成分不同的相。由于热力学驱动力和动力学因素,一些分解波长的长大速率也比另一些快。对于二元合金,线性化Cahn-Hillard 方程,分解起始阶段的最大波长可以计算为:

  (3)  

其中κ 是梯度能量系数,是f '' 吉布斯自由能的二阶微分。

表 1所列为在相场模型中使用的符号含义。

表 1:  在相场模型中使用的符号
Symbol Description

代表不同相的符号

代表不同组元的符号

α相的结构序参量

α相的成分矩阵

i组元的成分序参量

i组元的在α相中的成分矩阵

化学自由能密度

刚度张量

无应力转变应变

αβ相之间的梯度能量系数

界面能 ( J/m^2)

组元i的梯度能量系数

界面迁移率

化学迁移率

l个组元的原子迁移率