摘要:本次毕业设计主要要做的工作有以下几点：了解铁铬合金相转变的基本过程,理解相场动力学模型的物理意义和数学表述以及相场模型中主要自由能函数类型和构建方法；掌握Matlab程序语言的基本编制和运行调试方法，利用计算机模拟铁铬合金纳米相分离的微观演变过程；熟练使用Office办公软件，并掌握Origin处理数据的方法，快速有效地分析实验数据。
首先通过查询中文及外文文献对实验内容，实验要求，实验过程以及实验中应注意的问题进行了解和思考。铁铬合金系是非常重要的工程材料，是不锈钢系列的基础。近年来，高Cr含量的铁素体和马氏体钢合金以其高的抗辐照性能和高温强度得到人们重视，成为用于高温、强辐射等环境的重要结构材料之一。
铁铬合金进行相变是在520℃以下时效，Fe-Cr合金系统会发生失稳分解产生alpha;′相，alpha;′相是一种富铬的脆性相，它的析出会导致不锈钢塑、韧性降低，耐蚀性恶化（由于alpha;′相出现脆性的温度为475℃，故称475℃脆性）。研究发现，alpha;′相沉淀对高Cr量的超级铁素体不锈钢将更为有害。由于Cr的加入能提高机械性能，抗腐蚀性能和抗辐照性能，因此研究Fe-Cr合金中的相分解过程，对选择正确的成分设计非常重要。
通过计算机去模拟合金相变过程及其影响过程。由于微结构组分在时间和空间上分布的范围非常大，加上晶格缺陷之间各种相互作用的复杂性，如果要从物理上量化地预言微结构的演化与微结构性质之间的关系，也就更加显示出采用模型和模拟方法的必要性，尤其是对不能给出严格的解析解或者是不易在实验上进行研究的问题，应用模型和模拟就更加重要。就实际工程方面的有关问题来说，用数值近似方法进行预测计算，可以有效减少在优化材料和设计新工艺方面所要进行的大量实验，由于材料模拟及材料制备工艺的进步，极大地促进了新产品的发展。因此，可以用计算机模拟Fe-Cr合金的分解过程，为材料微观结构的预测和设计提供理论依据。
相变是指温度、压力或成分连续变化达到某一特定值时，相所发生的突变。相变有各种各样的表现形式，它可以是结构突变，例如液-固相变，同素异构转变等；也可以是成分突变，例如过饱和的固溶体脱溶分解，调幅分解等；还可以是某种物理性质的突变，如铁磁体-顺磁体的转变。根据是否形核分为形核类型和非形核类型，还可以分为热激活型和无扩散型。相变分为两类，一种是非匀相转变，是通过小范围大起伏的涨落，例如形核长大，另一种是大范围小起伏的涨落，是匀相转变，例如调幅分解。其中包含经典理论，非经典理论以及匀相转变。
同时由于Fe-Cr合金的相分解受合金成分，弹性应力，热力学，动力学等因素影响。目前的研究主要是针对某一影响下的相分解和粗化过程，因此有必要研究多种作用影响下的相分解和微观组织演化规律，并进行对比。影响微结构性质的因素很多，而且微结构在时空范围内广泛分布，相互之间的作用也很复杂，这样对于微结构的演化与微结构性质之间的关系的预言很难。而相场方法采用的是扩散界面模型，可以利用场变量来描述处理任意类型的微结构。模型将各种影响微结构性质的因素包括体积自由能、界面能、梯度能、弹性应变能考虑在内，这样可以模拟我们用实验的方法难以研究的因素对微结构的影响，使我们对微结构演化有更深的认识，也因此相场法在在材料微结构模拟方面得到了广泛的应用。相场法是以金兹堡—朗道理论为基础，用微分方程来体现扩散和有序化势的综合作用。
通过查找资料，对相场模型基本方程，扩散方程进行理解和应用，从而对Fe-Cr合金相场模型进行初步建立，寻找影响参数，并通过使用Matlab软件编程，使系统初始状态为无序固溶体，起初给体系加上微小的扰动。
这次毕业设计所需达到的要求是，理解相场动力学模型研究铁铬合金纳米相分解过程的原理，建立合金相转变的自由能函数，确定数值模拟的主要参数;熟练使用Matlab程序语言，掌握程序调试运行方法，运用其对铁铬合金纳米析出相进行模拟研究;建立铁铬合金纳米析出相相场模型，利用相场动力学模拟和计算方法研究铁铬合金纳米析出相的粗化机制与动力学演化间的关联。
参考文献
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