[发明专利]一种预测γ-TiAl中不同γ/γ界面类型出现比例的相场模拟方法

权利要求书

1.一种预测γ-TiAl中不同γ/γ界面类型出现比例的相场模拟方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：根据γ-TiAl合金的具体相变温度、α₂与γ相的Gibbs自由能曲线及其公切点对应的两相平衡时的平衡成分，获取α₂→γ固态转变时各相的局域自由能密度；采用动力学数据库中Al成分在各相内的原子迁移率，经过插值计算获得α₂/γ及γ/γ界面处的化学迁移率；

S2：根据步骤S1获取的γ-TiAl合金α₂→γ固态相变时各相的Gibbs自由能密度以及化学迁移率等信息，建立相场动力学模型并确定多个输入参数，通过相场控制方程计算相场序参量结果值；

S3：保持弹性应变能贡献不变，改变不同γ/γ界面的界面能差，计算获得不同γ/γ界面类型出现比例结果值；保持不同γ/γ界面的界面能差不变，改变弹性应变能，计算获得不同γ/γ界面类型出现比例的结果值；

S4：将步骤S3中微观组织演化结果进行可视化处理，获得不同γ/γ界面类型出现比例受界面能差值以及弹性应变能贡献的影响规律。

2.如权利要求1所述的预测γ-TiAl中不同γ/γ界面类型出现比例的相场模拟方法，其特征在于：步骤S1中，所述γ-TiAl体系α₂和γ相局域自由能密度根据公式(1)计算；

公式(1)中，f(c,φ_p)为局域自由能密度；c为γ-TiAl合金Al的原子百分比浓度，c₁和c₂分别是接近α₂和γ相当前平衡浓度的常数，单位为at.％；A₁～A₄是拟合局域自由能密度与实验热力学数据所得的四个无量纲自由能常数；φ_p(p＝1,···,6)和φ_q(q＝1,···,6)均表示6种γ相变体。

3.如权利要求1所述的预测γ-TiAl中不同γ/γ界面类型出现比例的相场模拟方法，其特征在于：步骤S1中，由所述局域自由能密度并根据公式(2)计算出体系化学自由能；

公式(2)中，F^ch为化学自由能，r_i和r_j为计算节点空间位置分量。

4.如权利要求1所述的预测γ-TiAl中不同γ/γ界面类型出现比例的相场模拟方法，其特征在于：步骤S2中，所述相场序参量包括长程序参量场和浓度序参量场，其中：

长程序参量场随时间的演化由弛豫方程描述，是指时间相关的Ginzburg-Landau(TDGL)方程或Allen-Cahn方程，如公式(3)；

公式(3)中，L是表征结构弛豫的动力学系数，其数值越大代表结构弛豫越快。

浓度序参量场随时间的演化由扩散方程控制，通常指Cahn-Hillaird方程，如公式(4)；

公式(4)中，M是化学迁移率，表征溶质扩散速率，可以是温度等参数的变量。

5.如权利要求1所述的预测γ-TiAl中不同γ/γ界面类型出现比例的相场模拟方法，其特征在于：步骤S3中，所述弹性应变能表达式如公式(5)；

公式(5)中，n为单位倒格矢量，C_ijkl表征体系的弹性常数张量，是体系宏观的平均应变，V是体系的体积；B_pq(n)为两体相互作用势，表达式为：其中，是对应的相变应力，表达式为：其中为第p个变体的无应力应变；Ω_jk(n)为格林函数张量，满足：为的共轭，表达式为：