[发明专利]单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法

权利要求书

1.一种单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，包括：

确定模拟物理量：以所述单晶高温合金γ/γ'相中掺杂元素i的摩尔分数、第k个序参量、位错密度、空位密度为模拟物理量；

根据所述模拟物理量，利用如下公式计算所述单晶高温合金的自由能，

式中，F表示自由能，f^chem表示化学自由能，f^el表示弹性能；表示摩尔分数，表示第k个序参量，表示滑移系m的正刃型位错密度，表示滑移系m的负刃型位错密度，表示空位密度；

根据所述自由能，利用模拟方程模拟所述单晶高温合金的组织和缺陷；其中，利用模拟方程模拟所述单晶高温合金的组织和缺陷包括：利用描述原子扩散的模拟方程模拟成分变化，利用描述原子局部有序-无序的转变的模拟方程模拟序参量变化，利用描述位错密度的模拟方程模拟位错变化，利用描述位错攀移的模拟方程模拟空位变化。

2.根据权利要求1所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述化学自由能包括体积自由能和梯度自由能。

3.根据权利要求2所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述计算单晶高温合金的自由能包括：利用如下方程计算所述体积自由能：

式中，f^bulk表示体积自由能，表示γ相的自由能，表示γ'相的自由能，为插值函数。

4.根据权利要求2所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述计算单晶高温合金的自由能包括：利用如下方程计算所述梯度自由能：

式中，f^grad表示梯度自由能，K_φ表示梯度自由能系数。

5.根据权利要求1所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述计算单晶高温合金的自由能包括：利用如下公式计算所述弹性能：

式中，ε^el表示弹性应变，σ表示应力，ε^el和σ满足胡克定律。

6.根据权利要求4所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述计算弹性能包括利用如下方程计算所述弹性应变：

ε^el＝ε+ε^inel

式中，ε为总应变，ε^inel为非弹性应变，所述总应变根据公式计算；所述非弹性应变包括由γ/γ'共格界面引起的本征应变、由位错引起的本征应变和由空位引起的本征应变。

7.根据权利要求1所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述利用描述原子扩散的模拟方程模拟成分变化包括：利用如下模拟方程模拟成分变化：

8.根据权利要求1所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述利用描述原子局部有序-无序的转变的模拟方程模拟序参量变化包括：利用如下模拟方程模拟序参量变化：

9.根据权利要求1所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述利用描述位错密度的模拟方程模拟位错变化包括：利用如下模拟方程模拟位错变化：

其中，为位错滑移速度，为位错攀移速度，为位错的增殖和湮灭。

10.根据权利要求1所述的单晶高温合金的组织和缺陷的模拟方法，其特征在于，所述利用描述位错攀移的模拟方程模拟空位变化包括：利用如下模拟方程模拟空位变化：