相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法技术

本发明专利技术提供了一种相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法，属于含铌奥氏体不锈钢材料数值模拟技术领域；解决了传统热加工及热处理工艺设计中因大批量试错实验研究而产生的高成本

【技术实现步骤摘要】
相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法


[0001]本专利技术提供了一种相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法，属于含铌奥氏体不锈钢材料数值模拟

。

技术介绍

[0002]奥氏体耐热不锈钢以其廉价成本及优异高温性能成为超临界
、
超超临界电站锅炉用无缝钢管的重要选择材料
。
为进一步提高奥氏体耐热不锈钢的高温性能，在新一代超超临界过热器用不锈钢的研发过程中，通过添加较高含量的铌
、
氮元素进行析出强化来提高钢的服役性能
。
该钢种服役温度通常是在
650℃
左右的高温蒸汽氧化环境中，服役时间可达
100000h
以上，在此过程中，合金中大量纳米铌化物以及富铜相的析出使得含铌奥氏体不锈钢具有蠕变断裂强度高
、
组织稳定性好
、
抗蒸汽氧化性好及高温耐蚀性优良等特点，但随着服役时间增加，在高温高压条件作用下，铌化物会产生明显粗化行为，极大降低高温服役性能
。
因此，为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1
：基于差示扫描量热法和热力学计算软件得到含铌奥氏体不锈钢中铌化物析出的温度范围；
S2
：将步骤
S1
中得到的含铌奥氏体不锈钢中铌化物析出的温度范围梯度划分为多个热处理实验需要的保温温度和保温时间，采用相场法进行不同工艺下含铌奥氏体不锈钢中铌化物的组织形貌演化计算，获得析出相尺寸及体积分数演变规律；
S3
：将相场法中采用的相场模拟尺度时间参数与实际热处理实验的真实时间进行对应转换，构建出可准确描述时间转换关系的方程，实现含铌奥氏体不锈钢中铌化物演变规律的定量预测，并辅助预测判断含铌奥氏体不锈钢的服役性能
。2.
根据权利要求1所述的一种相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法，其特征在于：所述步骤
S2
具体包括：
S2.1
：确定热处理实验需要的温度梯度间隔和时间梯度间隔；
S2.2
：建立含铌奥氏体不锈钢中铌化物析出相演化相场模型；
S2.3
：计算析出相尺寸及体积分数
。3.
根据权利要求2所述的一种相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法，其特征在于：所述步骤
S2.2
具体包括：
S2.2.1
：将含铌奥氏体不锈钢简化为
Fe
‑
Cr
‑
Nb
‑
C
四元合金体系，确定
Fe
‑
Cr
‑
Nb
‑
C
四元合金体系的热力学参数与动力学参数；
S2.2.2
：建立
Fe
‑
Cr
‑
Nb
‑
C
四元合金体系的扩散动力学方程；
S2.2.3
：建立
Fe
‑
Cr
‑
Nb
‑
C
四元合金体系的弹性应变能方程
。4.
根据权利要求3所述的一种相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法，其特征在于：所述步骤
S2.2.1
中
Fe
‑
Cr
‑
Nb
‑
C
四元合金体系的热力学参数与动力学参数具体包括：
Fe
‑
Cr
‑
Nb
‑
C
四元合金体系元素对应析出相的吉布斯自由能
、
元素间的相互作用参数
、
元素扩散系数以及基体和析出相的弹性常数
。5.
根据权利要求4所述的一种相场法定量预测含铌奥氏体不锈钢铌化物析出规律的方法，其特征在于：所述步骤
S2.2.2
中
Fe
‑
Cr
‑
Nb
‑
C
四元合金体系的扩散动力学方程的表达式如下：；上式中：用表示浓度，
i=1,2,3,4
分别代表
Fe
，
Cr
，
Nb
，
C
元素，表示空间中的某一位置，
t
表示某一时刻的时间，其中
Fe
的浓度
c1=1
‑
c2‑
c3‑
c4，
c2、c3、c4分别表示
Cr、Nb、C
的浓度，为满足涨落耗散理论的热噪声项；
F
为
Fe
‑
Cr
‑
Nb
‑
C
四元合金体系总自由能；
δ
为变分法上的变分过程，表示自由能
F
对浓度
c
的变分求导；表示哈密顿算子；表示化学迁移率，表示为：
；上式中：
δ
ik
和
δ
jk
为
Kronecker
‑
Delta
函数，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇宏，王凯乐，李志强，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：