基于相场法对时效强化过程材料机械性能的预测

本课题拟采用相场方法，结合经典形核理论与微观组织的实验观测，建立一套研究强化相析出动力学与时效条件之间定量关系的方法，从而能够系统地研究合金时效过程中强化相的形核、生长、粗化过程，进一步结合机械性能模型，预测出材料机械性能与时效条件的定量关系，从而为合金设计以及时效条件的优化提供理论指导。本课题将进一步选取工业中应用广泛的Al-Cu-Si和Al-Mg-Si合金，准确地预测其时效过程中强化相的数量密度、体积分数以及尺寸分布，并结合时效过程的机械性能模型，预测其不同温度下的时效曲线，实现所建模型在工业合金中的具体应用。

本课题建立了综合考虑体自由能、界面能和弹性能的相场模型。结合经典形核理论与微观组织的实验观测，初步建立起研究强化相析出动力学与时效条件之间定量关系的方法。并结合Al-Cu-Si和Al-Mg-Si合金系，初步实现了对析出相形貌演变的模拟。为了实现对析出相动力学的定量描述，需对模型中的未知参数用实验数据进行优化与待定。具体需要优化的参数为：形核模型中的非均匀形核激活能与相场模型中的界面动力学系数。采用课题申请书中的优化方法，依据对时效强化样品的TEM观察，分别优化出上述两个待定参数。实现相场法对强化相析出动力学的定量描述。并结合机械性能模型，达到对时效过程材料机械性能的定量预测。