Fe-Cu-M(Mn,Al,Ni,Si)系合金中Cu析出行为的热动力学模拟

作     者：吕萌 高雪云 王海燕 杨劼 邢磊 张成磊 Lv Meng;Gao Xueyun;Wang Haiyan;Yang Ji;Xing Lei;Zhang Chenlei

作者机构：内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区新金属材料重点实验室内蒙古包头014010 

出 版 物：《稀有金属》 (Chinese Journal of Rare Metals)

年 卷 期：2025年第49卷第1期

页      面：50-56页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51764047)资助 

主　　题：Fe-Cu系合金 析出动力学 体心立方(bcc)-Cu 硬度 

摘      要：合金元素的添加对富Cu亚稳相的析出具有重要作用。本文利用Matcalc软件,基于Onsager热力学极值原理的经典形核理论,结合Kampmann-Wagner模型对析出相进行模拟,探究了Mn,Al,Ni,Si元素对Fe-Cu系合金在500℃时效过程中Cu析出行为的影响,并与硬度变化实验结果进行比较分析。结果表明,Al,Mn,Ni元素加速了体心立方(bcc)-Cu的析出,增强了bcc-Cu的析出强化效果,提高了Fe-Cu系合金的硬度;Mn与Ni元素使得bcc-Cu的临界形核功降低,从而增大了bcc-Cu的形核速率和数量密度;时效后期Mn元素加速了析出颗粒的粗化,导致合金时效后期硬度下降;Ni元素延迟Cu析出相的粗化,起到细晶强化增强合金硬度;Si加入后延缓了Cu的析出并减少了析出相的数量。模拟结果与实验结果相符,这对含铜高强钢的研发提供了基础数据。