JMatPro镍铁基超合金模块介绍

InfinitelyClosertoReal无限接近真实！JMatPro镍铁基超合金模块介绍中仿科技施翀（Joy）2011年12月InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！镍铁基合金背景知识介绍镍铁基合金模块功能介绍、演示热力学计算凝固计算热物性能计算目录机械性能计算相转变计算数据导出InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！镍铁基合金背景知识介绍•镍铁合金：主要合金元素为Ni和Fe，同时还含有Cr、Si、S、P、C等元素•镍：具有磁性，在合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能，约2/3的镍用于不锈钢的生产；是奥氏体形成元素，可改善钢的可塑性，可焊性，韧性等•含镍量分为：FeNi20（Ni15％～25％）、FeNi30（Ni25％～35％）、FeNi40（Ni35％～45％）和FeNi50（Ni45％～60％）InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！主要几类镍铁合金①因瓦合金膨胀性本质：在一定的温度范围内的热膨胀形状由低膨胀转变为高膨胀的两部分组成T热膨胀性一般合金T热膨胀性因瓦合金居里点用途：测量仪的薄带和细丝以及座钟钟摆；代替铂作为封装玻璃的引丝；发动机控制器，断路器中热双金属片的被动层；人造卫星，激光等发展：高强度，焊接性能好InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！②坡莫合金（permalloy）具有很高的弱磁场导磁率的一类镍铁合金，其含镍量的范围很广，在35％－90％之间坡莫合金的分类及应用：(1)35%～40%Ni-Fe合金磁晶各向异性K1随镍含量增加而减小，并且方形比Br/Bs也变小，显示出圆形磁滞回线。(2)45%～50%Ni-Fe合金具有坡莫合金中最高的饱和磁化强度，具有高磁导率和低矫顽力(3)50%～65%Ni-Fe合金有最高的居里温度，饱和磁化强度也较高，磁场热处理效应特别明显，能产生很强的感生磁各向异性(4)70%～81%Ni-Fe合金InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！③可伐合金（Kover合金）含镍29%，钴17%的硬玻璃铁基封接合金，也称铁镍钴合金特性：在20~450℃范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数和相应的硬玻璃能进行有效封接匹配，较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工用途：电真空元件，发射管，显像管，开关管，晶体管以及密封插头和继电器外壳等InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！镍铁合金的强化机制•固溶强化加入与基体金属原子尺寸不同的元素与镍形成固溶体𝛾（GA𝑀𝑀𝐴相），引起晶格畸变对于铁镍基合金，主要的固溶元素是Cr，Mo，W•沉淀强化通过时效处理，从过饱和固溶体中第二相弥散的分布在组织中，提高强度在NiFe合金中加入Ti，Al，Nb等元素，在时效过程可以形成𝛾′相，是A3B型化合物，代表类型为（Ni3（Al，Ti））。𝛾′相的强化可通过以下途径：①增加𝛾′相数量②使𝛾′相与基体相有适当的错配度，以获得共格畸变的强化效应InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！镍铁合金模块功能介绍、演示InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！一.热力学计算—平衡相图绘制热力学计算①StepTemperature：温度—相组成图②StepConcentration&Profile：合金成分—相组成图③Single：固定温度和合金成分的相组成图InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！热力学计算的理论基础（CALPHAD技术）根据热力学原理，体系在恒温恒压达到平衡的一般条件：（1）体系的总吉布斯自由能G达到最小值Gmin（2）组元i在各相中的化学势相等，即有ijvvjivjiiiiiiiXXXXXXRTGX)(ln0mG纯组元的吉布斯自由能之和理想混合熵引起的自由能增加偏离理想溶液引起的超额自由能每一相的摩尔吉布斯自由能：InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！设置合金成分温度设置是否考虑所有可能出现的稳态相一.热力学计算—1.SteptemperatureInfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！计算结果合金成分一定勾选择需要显示的相查看某一相中合金元素随温度的变化查看某一合金元素在各相中随温度的变化还给出了热力学函数变化曲线InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！一.热力学计算—2.StepConcentration固定温度选择平衡元素选择一种合金元素平衡元素除了成分变化以外的合金元素全为平衡元素InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！计算结果InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！一.热力学计算—3.ProfileProfile：计算固定温度时的合金成分变化—相组成图多种合金成分同时变化时InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！参数设置界面确定计算步长指定多种合金成分同时变化除Ni以外，Ni为平衡元素InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！一.热力学计算—4.SignalSingal：计算同时固定温度和合金成分时的相组成InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！参数设置界面InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！显示不同形式的图计算结果InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！二.凝固计算凝固计算，模拟铸造过程计算凝固过程中相组织结构，热物性能以及冷却曲线均匀化热处理计算InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！凝固计算的理论基础Scheil-Gulliver模型前提假设：①固相中的溶质扩散可以被忽略②液相中的溶质扩散非常快，以至于扩散完全计算公式：形成固相所占分数形成固相中合金成分𝐶𝑠=𝑘𝐶01−𝑓𝑠𝑘−1𝑓𝑠=1−𝑇𝑓−𝑇𝑇𝑓−𝑇𝐿1𝑘−1InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！凝固计算的理论基础材料性能计算：①相组成计算（非平衡条件下）②基于每一相的合金成分计算该相的相关性能③根据材料的相组成及每个相的性能利用混合定律计算出材料的整体性能0(())vviiijijijiijivPxPxxxxtIIIsPxPxPPFInfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！二.凝固计算——1.Phases&Properties（相组成&材料性能计算）凝固开始温度凝固截止点InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！计算结果InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！二.凝固计算——2.Homogenisation（均匀化计算）金属和合金在浇入铸型后，由于冷却速度较快，在凝固时都存在枝晶偏析枝晶偏析：固溶体晶体呈树枝状，枝干与枝间的化学成分不同均匀化热处理：将铸件加热到低于固相线100-200℃的温度，保温较长时间使偏析元素充分扩散，以达到成分均匀化二次枝晶壁间距枝干枝间InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！参数设置界面均匀化温度二次枝晶壁间距均匀化时间将均匀化时间等分分数选择需要均匀化的元素InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！计算结果InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！三.热物性能计算热物性能计算①ExtendedGeneral②Dynmic③StackingFaultEnergy：堆垛层错能计算④Gamma/Gamma’相晶格错配度的计算热物性能的计算平衡相组织结构InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！热物性能计算的理论基础材料性能计算：①相组成计算（平衡条件下）②基于每一相的合金成分计算该相的相关性能③根据材料的相组成及每个相的性能利用混合定律计算出材料的整体性能0(())vviiijijijiijivPxPxxxxtIIIsPxPxPPFInfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！三.热物性能计算—1.Dynamic参数设置界面热力学计算载入已经计算好的结果InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！计算结果InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！三.热物性能计算—2.ExtendedGeneral参数设置界面Heattreatment：在此温度以下的相组成都与该温度时的相组成相同Upperlimit：设置最高温度，对于高于Heattreatment温度的温度下的相组成通过热力学计算InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！计算结果在指定温度以下，相组成完全相同即使相组成相同，但是由于不同温度下纯组元的性能不同，造成材料整体性能不同0(())vviiijijijiijivPxPxxxxInfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！三.热物性能计算—3.StackingFaultEnergy堆垛层错：实际晶体中，晶面堆垛顺序发生局部差错而产生的一种晶体缺陷面心立方（FCC）体心立方（BCC）密排六方（HCP）堆垛顺序发生差错InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！参数设置界面需要计算的温度上限也是计算该温度下的相组成选择参与计算的相InfinitelyClosertoReal无限接近真实！InfinitelyClosertoReal无限接近真实！计算结果Infin