[发明专利]一种Ni3Al基合金代表体积单元模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种Ni₃Al基合金代表体积单元模型的构建方法，包括如下步骤：1)通过扫描电子显微镜观测合金微细观结构：2)分析统计合金微细观结构微观几何特征参量的分布规律：3)设置RVE中强化相的约束条件：4)生成RVE中强化相关键点的坐标：5)生成RVE。本发明的有益效果：本发明所生成的RVE包含了足够的微观信息，涵盖了材料的微观不确定性，可以有效的描述材料内部的力学性能，运用本专利生成的RVE开展力学分析可以更有效的预测材料受载后的力学响应，具有一定的科学理论意义和工程应用价值。

技术领域

本发明属于航空材料技术领域，具体涉及航空发动机用定向凝固高温合金材料微细观代表体积单元(RVE)模型的构建，尤其是一种Ni₃Al基合金代表体积单元(RVE) 模型的构建方法。

背景技术

在研究Ni₃Al基合金内部γ′/γ结构时，研究者通常都是以单胞的形式进行研究，但实际上材料内部强化相γ′相的分布并不是完全有序的，而采用单胞进行分析就忽略了强化相分布的不均匀性对材料性能带来的影响。代表体积单元由大量的强化相和基体相组成，其尺度比单胞的尺度更高，包含了更多的微观信息，为考虑材料微观信息的不确定性，可以基于强化相的大小和形状特征参量的统计分布规律来确定各强化相的大小和形状分布，对代表性体积单元(RVE)进行分析，可以更有效的描述材料的力学性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种Ni₃Al基合金代表体积单元(RVE)模型的构建方法，能够更加有效的预测材料在受载后的力学响应。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种Ni₃Al基合金代表体积单元模型的构建方法，包括如下步骤：

1)运用扫描电子显微镜，获取材料的微观结构观测图；

2)分析统计合金微细观结构微观几何特征参量的分布规律；

3)设置RVE中强化相的约束条件；

4)生成RVE中强化相关键点的坐标；

5)生成RVE。

进一步的，步骤2)的具体方法为：运用强化相体积分数w_p、强化相大小l_p以及强化相形状参数n_p三个微观几何特征参量来描述材料的微观结构观测图。

进一步的，所述强化相的体积分数w_p的具体方法为：

采用颜色识别的方法对Ni₃Al基合金的微观结构图进行识别，通过强化相γ′相与基体γ相之间颜色的差异对强化相γ′进行识别，截面上强化相的面积分数A_f为：

其中，a、b分别为图片的长度与宽度，A_i为各个强化相的面积。

强化相的体积分数w_p等于各个截面强化相面积分数的平均值：

其中，为第i个截面的强化相面积分数。

进一步的，所述强化相的大小l_p的具体方法为：

以椭圆的面积计算公式以及l_a和l_b定义强化相的等效长度为：

其中，l_a为图形的最大弗里特长度，l_b为图形的最小弗里特长度。