基于数据驱动多组元镍基高温合金γ`相演化的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据驱动多组元镍基高温合金γ'相演化的预测方法，包括以下步骤：通过合金扩散多元节技术高通量制备若干组多组元高温合金扩散偶并进行扩散退火处理；通过检测仪器检测获得每组扩散偶的成分‑距离曲线；根据成分‑距离曲线，建立多组元镍基高温合金基体相原子移动性数据库并验证所获得的原子移动性数据库的可靠性；通过所述的原子移动性数据库，结合γ'相的LSW粗化规律，预测镍基高温合金在时效过程中γ'相的粗化速率常数、粗化激活能等。本发明专利技术所提供的方法，对镍基高温合金的γ'相演化如粗化激活能、粗化速率常数等进行可靠的预测，而且预测准确度高。

【技术实现步骤摘要】
基于数据驱动多组元镍基高温合金γ’相演化的预测方法
本专利技术涉及多组元合金互扩散领域，更具体地，涉及一种基于数据驱动多组元镍基高温合金γ’相演化的预测方法。
技术介绍
镍基高温合金主要用于航空发动机涡轮盘、涡轮叶片等热端部件。从上世纪40年代开始，航空发动机涡轮盘和涡轮叶片的涡轮进口温度、推重比不断提高，对高温合金在高温长期服役条件下的组织稳定性提出了更高的要求。在长期高温服役条件下，镍基高温合金中的γ’相会逐渐长大，导致合金的力学性能恶化。因此，微观组织稳定性对高温合金的服役性能具有重要影响。一般通过实验的方法研究微观组织稳定性主要是通过长期的热暴露实验，该实验的周期较长、成本较高。而通过理论计算的方法预测γ’相的粗化速率对加速镍基高温合金的成分设计与优化具有至关重要的作用。镍基合金的维管组织稳定性、氧化、蠕变等性能与合金化元素的互扩散系数紧密相关，而镍基高温合金化学成分多(＞7个)，合金元素之间的交互作用比较复杂，当前镍基高温合金的互扩散系数研究主要集中在二元、三元等低组分体系，对镍基多组分体系的互扩散系数主要是基于低组分体系的互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据驱动多组元镍基高温合金γ'相演化的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：通过合金扩散多元节技术高通量制备若干组多组元镍基高温合金扩散偶；/nS2：通过检测仪器检测获得每组所述扩散偶的成分-距离曲线；/nS3：根据所述步骤S2获得的成分-距离曲线，建立多组元镍基高温合金互扩散系数矩阵，具体操作步骤如下：/nS3-1：通过步骤S2获得的成分-距离曲线以及现有技术中已评估的镍基二元体系的自扩散系数或杂质扩散系数的原子移动性参数M

【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动多组元镍基高温合金γ'相演化的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过合金扩散多元节技术高通量制备若干组多组元镍基高温合金扩散偶；
S2：通过检测仪器检测获得每组所述扩散偶的成分-距离曲线；
S3：根据所述步骤S2获得的成分-距离曲线，建立多组元镍基高温合金互扩散系数矩阵，具体操作步骤如下：
S3-1：通过步骤S2获得的成分-距离曲线以及现有技术中已评估的镍基二元体系的自扩散系数或杂质扩散系数的原子移动性参数Mk，对于现有技术中未记载的镍基二元体系的原子移动性参数进行近似处理，将二元交互作用参数作为可调整的参数，设为常数A；
S3-2：根据多组元合金互扩散系数与原子移动性参数存在的下述关系，其表达式如下：



式1中：i、j、k表示不同元素，n表示溶剂Ni,R为气体常数，T为扩散退火温度，Mi为原子移动性参数，xi表示元素i的摩尔分数，是热力学因子；当i和j是同一个元素时，热力学因子等于1，否则等于0；
S3-3：根据Fick第二定律，n元系中元素互扩散系数与所述成分-距离曲线存在下述关系，其表达式如下：



式2中：ci为元素i的成分，t为退火时间，x为距离，为多组元合金互扩散系数；
S3-4：通过所述步骤S3-1、S3-2、S3-3过程初步模拟出扩散偶的成分-距离曲线，并与实验的成分-距离曲线对比，采用遗传算法不断迭代优化调整参数A，直至模拟的成分-距离曲线与实验的成分-距离曲线在可以接受的误差范围内，所获得的多个原子移动性参数组成原子性数据库；其中，采用遗传算法优化调整参数A的过程通过HitDIC软件实现；
S4：验证所述原子移动性数据库的可靠性；
S5：通过所述原子移动性数据库，结合γ'相的LSW粗化规律，预测多组元镍基高温合金在时效过程中γ'相的粗化速率常数k和粗化激活能Qeff，其具体表达式如下：












式3-6中，D0,eff为有效指数前因子值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，王泽鑫，谭黎明，王子，刘咏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43