[发明专利]一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法

权利要求书

1.一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

划定试样观测区域；

在所述观测区域对试样进行物相鉴定，获得试样含有的物相种类和空间点阵类型；

根据物相种类信息，获取所述观测区域试样的物相分布、尺寸以及取向等信息；

对所述观测区域内每种组织进行元素定性定量分析，得到材料介观尺度元素质量配比以及不同物相元素组成；

根据物相种类及其元素组成，使用Materials Studio软件建立每种物相组织的单胞模型，适当扩胞建成单一物相的原子尺度模型；

通过介观尺度元素质量配比和不同物相的元素组成建立等式，来求解原子模型中每种物相的数量和铁基体的适当尺寸即Fe原子数；

根据所求得的物相数量，在铁基体中随机插入几种物相组织，并优化结构，得到轴承钢材料M50合金的微-介观结构模型；

基于所述轴承钢材料M50合金的微-介观结构模型在原子尺度上模拟合金的各项性能，并仿真观察合金在热处理以及损伤时在原子尺度上的结构转变过程以及M50合金的损伤机理。

2.根据权利要求1所述一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，所述试样通过以下步骤制备：

使用中走丝线切割方法制备材料试样，进行一次淬火和三次回火热处理；

对热处理后试样进行预处理，将试样打磨抛光，完成测试前准备。

3.根据权利要求1所述一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，适用显微硬度计或纳米压痕仪完成观测区域划分，先手动使用记号笔圈出观测区域，使用记号笔在试样侧面做出标记，作为试样朝向的定位，然后根据划区精度要求和构建模型需要选择仪器，大区域划分使用显微硬度计设定载荷在试样上完成一次硬度测量，小区域划分使用纳米压痕仪，完成观测区域划分。

4.根据权利要求1所述一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，观测区域试样的物相种类和空间点阵类型鉴定采用XRD方法获取。

5.根据权利要求1所述一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，划定区域试样的物相分布、尺寸以及取向等信息采用EBSD方法获取。

6.根据权利要求1所述一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，划定区域内的介观尺度元素质量配比和每种物相的元素定性定量分析采用EPMA方法获取。

7.根据权利要求1所述一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，在Materials Studio软件建立每种组织的单胞模型时，其中，Fe-C、Fe-Mo、Mo-Cr、V-Mo原子之间的相互作用力均用其对应的meam势函数描述，Fe-Cr原子之间的相互作用力用cdeam势函数描述，Fe-V原子之间的相互作用力用eam/fs势函数描述，C元素与Cr、Mo、V元素和Cr-V元素之间均采用lj/cut势函数进行描述，lj/cut势函数的参数均由通用力场下拟合得来。

8.根据权利要求1所述一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，获得每种物相数量的同时获得材料微-介观结构模型的铁基体尺寸，同时能够保证M50合金组成元素的质量配比。

9.根据权利要求1所述一种轴承钢材料M50合金的多尺度建模计算方法，其特征在于，在铁基体中根据所得到的物相比例随机插入几种物相组织，并优化结构，得到轴承钢材料M50合金的微-介观结构模型，同时保证结构稳定且与实际观测到的组织一致。