JMatPro计算原理探讨课件.ppt
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- 关 键 词:
- JMatPro 计算 原理 探讨 课件
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1、JMatPro计算原理探讨计算原理探讨 动态物理模型的建立强大的金属材料数据库广泛且经实验验证的计算结果Modelling properties and behaviour:JMatPro材料性能模拟:材料性能模拟:JMatPro 3.1 Thermodynamic Calculations:Background 热动力学计算原理热动力学计算原理iiiijvvjivjiieioiim)x(xxxxlogxRTGxGBasic equation for the Gibbs Energy of a multi-component Solution Phase 多元合金固溶相吉布斯自由能基本方程Gi
2、bbs energy of pure components纯组元的吉布斯自由能Ideal entropy理想状态下的焓Interaction terms(Based on pairwise interactions)相互作用项(基于两两之间相互作用)3.2 Phase Transformation Kinetics:Model 相相转变动力学模型转变动力学模型:(用于钢的用于钢的)General Equation for TTT calculation is after Kirkaldy et al.(TTT计算的一般方程:Kirkaldy et al.)2(1)/32/301(,)(1)xq
3、xxdxx TD Txx=2(G-1)/2,is an empirical coefficient,G is the ASTM grain size,D is an effective diffusion coefficient,T is the undercooling,q is an exponent dependent on the effective diffusion mechanism and x is the fraction transformed.(=2(G-1)/2,2(G-1)/2,是一个经验系数,是一个经验系数,G G是晶粒尺寸,是晶粒尺寸,D D是是有效扩散系数,有效
4、扩散系数,T T 是过冷度,是过冷度,q q 是一个取决于有效是一个取决于有效扩散机制的指数。扩散机制的指数。X X是转变的百分数是转变的百分数)3.2.1 Martensitic transformations 马氏体转变马氏体转变 0.11101001000100001000000.1110100100010000 100000Exp.time at nose(s)Calc.time at nose(s)ASM atlasEn steels3.2.2 Phase Transformations(TTT/CCT diagrams)相转变(相转变(TTT/CCT相图)相图)Calculated
5、 TTT diagrams for U720 and U720LI with experimental results of Keefe et al.superimposed.对U720 和 U720LI 所计算的TTT曲线与Keefe et al.的实验结果比较0.111010010000.11101001000Experimental coarsening rates(nm/hour1/3)Calculated coarsening rates(nm/hours1/3)Ni-AlNimonic 80ANimonic 90Nimonic 105Nimonic 115Nimonic 263PE
6、11PE16PK 33Udimet 700IN-7383.2.3 Phase Transformations(g g/g g coarsening)相转变(相转变(/晶粒的长大晶粒的长大)晶粒的计算长大率与实验得到的长大率的比较3.2.2 Phase Transformations(TTT/CCT diagrams)相转变(相转变(TTT/CCT相图)相图)1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 Time(hours)Temperature F 718 g”g 718
7、60080010001200110100100010000Time(hrs)Temperature(C)P33RR2071Calculated TTT diagram for the single crystal alloy RR2071 with experimental results of Rae at al.superimposed3.2.2 Phase Transformations(TTT/CCT diagrams)相转变(相转变(TTT/CCT相图)相图)RR2071合金计算的TTT曲线与Rae at al.的实验结果的比较3.3 Background to Property C
8、alculations 物理物理/热物理热物理性能计算背景知识性能计算背景知识iiijvvjivjioii)x(xxxPxPProperty of a Solution Phase 固溶相性能Property of pure components 纯组元时的性能Interaction terms(Based on pairwise interactions)相互作用项(基于相与相两两之间相互作用)3.4 Mechanical Properties机械性能机械性能Two types of strengthening mechanism are treated.可考虑两种强化机制可考虑两种强化机制
9、Solid solution strengthening.固溶强化固溶强化Particle strengthening.第二相粒子强化第二相粒子强化3.4.1 Mechanical Properties (Precipitation Hardening)机械性能(析出强化)机械性能(析出强化)The yield strength of an alloy hardened by g g particles can be given by the equation below for small particles微小微小粒子对粒子对合金的屈服强度的强化效果可用以下方合金的屈服强度的强化效果可用以
10、下方程来衡量程来衡量ggffdAb2MYSYS2/101YS0 and YS1=yield stress of the matrix and alloyM=Taylor factorb=burgers vector A=shape dependent constant d=ppt.diameter =line tension of a dislocation f=vol fraction =APB energy YS0 和和 YS1=晶格屈服强度和合金屈服强度晶格屈服强度和合金屈服强度 M=泰勒系数泰勒系数 b=柏氏矢量柏氏矢量 A=形状因子常量形状因子常量 d=析出粒子直径析出粒子直径 =位
11、错的线张力位错的线张力 f=体积分数体积分数=APB 能量能量For larger particles the equation below can be used 对于大尺寸的粒子,强化效果用下面方程来衡量对于大尺寸的粒子,强化效果用下面方程来衡量 2/12/1011d28.1bd2fM72.1YSYSg=constant that accounts for repulsion of dislocations within the precipitates(essentially an empirically adjustable parameter).=一个表明析出物内部位错间斥力的常数(
12、实质上是一个经验系一个表明析出物内部位错间斥力的常数(实质上是一个经验系数)数)3.4.1 Mechanical Properties (Precipitation Hardening)机械性能(析出强化)机械性能(析出强化)0200400600800100002004006008001000Experimental 0.2%Proof Stress(MPa)Calculated 0.2%Proof Stress(MPa)Austenitic stainless steelsFerritic stainless steelsDuplex stainless steelsNickel-based
13、 alloys3.4.2 Mechanical Properties机械性能机械性能屈服强度的计算值与实验值的比较020040060080010001200140016000102030405060708090100Particle Diameter(nm)0.2%Proof Stress,MPa650C700750C800Cf=0.2201f=0.2019f=0.1783f=0.147320Cr-1.2Co-2.4Ti-1.5Al 3.4.3 Comparison of Mechanical Properties for Ni-based Superalloys 镍基超合金机械性能实验与计算
14、值的比较镍基超合金机械性能实验与计算值的比较0200400600800100012001400160002004006008001000 1200 1400 1600Exp.0.2%Proof Stress(MPa)Calc.0.2%Proof Stress(MPa)Nimonic 80ANimonic 90Nimonic 105Nimonic 263Nimonic PE11Nimonic PE16Nimonic PK 33Udimet 700Udimet 720Rene 183.4.4 Ageing Response of a Ni-based Superalloy(combining co
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