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申请/专利权人：中国航发北京航空材料研究院

摘要：本发明一种预测包含析出相的合金材料固溶热处理后晶粒尺寸的方法涉及金属材料领域。本发明通过将析出相溶解计算模型、粒子钉扎力模型和晶粒长大组织演化模型整合在一个计算方法中，在不同空间尺度分别计算析出相和基体相的演化动力学，从而在整个模拟过程中可以实时跟踪析出相粒子溶解对晶粒尺寸的影响，同时又可以避免在同一个模拟空间里计算析出相和基体相导致计算量过大的问题，可以准确预测含析出相的合金在固溶过程的晶粒度变化，对工程合金构件热处理过程微观组织与力学性能的精确控制具有重要意义。

主权项：1.一种预测包含析出相的合金材料固溶热处理后晶粒尺寸的方法，其特征在于：包括三个部分，第一部分是析出相演化建模，模拟析出相溶解、析出、粗化过程的动力学，得到热处理不同时刻的析出相粒子尺寸和体积分数数据，第二部分是根据第一部分计算得到的析出相粒子尺寸与体积分数数据，计算得到模拟区域内析出相对基体相晶界移动的钉扎力，第三部分是针对基体相演化建模，输入与第一部分相同的热处理参数，计算基体相晶粒长大的晶界移动过程，在每一个晶粒长大计算时间步内，读取第二部分对应时刻的粒子钉扎力数据，模拟整个热处理过程基体相晶粒尺寸的变化，直到设定的模拟时间结束，从而得到最终的基体相晶粒度，从而实现在同一个计算模型与计算过程中集成析出相演化动力学模型和晶粒长大动力学模型第一部分采用扩散相变模型对升温和保温过程中的析出相溶解过程的溶质扩散场与相场进行数学建模；模型能够计算出温度、时间、合金元素浓度、界面能因素与溶解、析出、粗化动力学之间的数据关系；该数据关系必须包含析出相粒子平均尺寸和体积分数两项数据；第二部分根据第一部分计算得到的析出相粒子平均尺寸和体积分数，采用甄纳钉扎力ZenerPinningForce公式式中Pz为析出相粒子钉扎力，fv为析出相体积分数，r为析出相粒子平均尺寸，γ为析出相界面能，k是与材料相关的常数，计算得到固溶热处理不同时刻析出相粒子对基体相晶界移动的钉扎力；第三部分建立包含粒子钉扎力的基体相晶界迁移的动力学模型，模型能够计算出界面能和粒子钉扎力因素与晶界迁移速率之间的数据关系；任何满足晶界迁移速率等效解析公式为形式的模型均满足要求，式中v为基体相界面迁移速率，μgb为界面可动性参数，P为界面迁移总驱动力，σgb为基体相界面能，R为基体相平均晶粒半径，Pz为析出相粒子钉扎力；在驱动力P计算项中加入粒子钉扎力Pz，体现粒子钉扎对晶界能量变化的影响；该模型计算结果必须包含基体相均晶粒尺寸数据。

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