Ti-6Al-4V合金β→α相变中晶界α相形成机制的相场模拟

孙佳^1,2，李学雄¹，张金虎¹，王刚³，杨梅⁴，王皞^1,5，徐东生^1,5

1. 中国科学院金属研究所2. 中国科学院大学3. 华南理工大学材料科学与工程学院4. 江苏理工学院材料工程学院5. 中国科学技术大学材料科学与工程学院

摘 要：使用相场模型研究了Ti-6Al-4V合金在β→α相变过程中晶界α相（αGB）的形核及晶界润湿生长过程。通过耦合Thermo-Calc热力学数据与相场模型模拟出的组织与实际形貌一致。结果表明,特殊构造的噪声项使β/β晶界处失稳,并促进α相在晶界上的形核。相变初期析出的α相颗粒较多的情况下生成的αGB形貌为连续的平滑状;反之,较少的α初始核会导致不连续αGB的生成,模拟结果揭示了实验中不同形貌αGB的形成机制。晶界润湿由不完全润湿到完全润湿可以是一个连续过程而不需其它反应即可实现。随噪声时间从50 s延长到80 s,αGB晶界润湿速率越来越快,且α相的体积分数逐渐增大;随噪声强度由0.05增大到0.11,反应速率也逐渐加快,而α相体积分数可能先增大后减小。噪声时间与强度对αGB形貌影响的规律与实验观察到的不同条件下的αGB形貌一致,可为晶界α相及合金的疲劳性能的控制提供信息。

关键词：Ti-6Al-4V;相场;噪声项;α_GB;晶界润湿相变;