[发明专利]基于数据驱动多组元镍基高温合金γ`相演化的预测方法

权利要求书

1.一种基于数据驱动多组元镍基高温合金γ′相演化的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过合金扩散多元节技术高通量制备若干组多组元镍基高温合金扩散偶；

S2：通过检测仪器检测获得每组所述扩散偶的成分-距离曲线；

S3：根据所述步骤S2获得的成分-距离曲线，建立多组元镍基高温合金互扩散系数矩阵，具体操作步骤如下：

S3-1：通过步骤S2获得的成分-距离曲线以及已评估的镍基二元体系的自扩散系数或杂质扩散系数的原子移动性参数M_k，对于未记载的镍基二元体系的原子移动性参数进行近似处理，将二元交互作用参数作为可调整的参数，设为常数A；

S3-2：根据多组元合金互扩散系数与原子移动性参数存在的下述关系，其表达式如下：

式1中：i、j、k表示不同元素，n表示溶剂Ni，R为气体常数，T为扩散退火温度，M_i为原子移动性参数，x_i表示元素i的摩尔分数，是热力学因子；当i和j是同一个元素时，热力学因子等于1，否则等于0；

S3-3：根据Fick第二定律，n元系中元素互扩散系数与所述成分-距离曲线存在下述关系，其表达式如下：

式2中：c_i为元素i的成分，t为退火时间，x为距离，为多组元合金互扩散系数；

S3-4：通过所述步骤S3-1、S3-2、S3-3过程初步模拟出扩散偶的成分-距离曲线，并与实验的成分-距离曲线对比，采用遗传算法不断迭代优化调整参数A，直至模拟的成分-距离曲线与实验的成分-距离曲线在可以接受的误差范围内，所获得的多个原子移动性参数组成原子性数据库；其中，采用遗传算法优化调整参数A的过程通过HitDIC软件实现；

S4：验证原子移动性数据库的可靠性；

S5：通过所述原子移动性数据库，结合γ′相的LSW粗化规律，预测多组元镍基高温合金在时效过程中γ′相的粗化速率常数k和粗化激活能Q_eff，其具体表达式如下：

式3-6中，D_0，eff为有效指数前因子值，c_i为i元素的摩尔分数，为所述原子移动性数据库计算的i元素在基体相中的示踪扩散指数前因子值，Q_eff为粗化激活能，Q^*_i为所述原子移动性数据库计算的i元素在基体相中的示踪扩散激活能，D_eff为有效扩散系数，R为气体常数，T为时效温度，k为粗化速率常数，σ为γ/γ′相界面能，N_α为溶质元素在基体相中的摩尔分数，V_m为γ′相的摩尔体积。

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动多组元镍基高温合金γ'相演化的预测方法，其特征在于，所述步骤S2中，检测所述扩散偶时，检测距离为3000μm或4000μm。

3.根据权利要求1所述的基于数据驱动多组元镍基高温合金γ'相演化的预测方法，其特征在于，所述检测仪器为微束X射线荧光设备。

4.根据权利要求3所述的基于数据驱动多组元镍基高温合金γ'相演化的预测方法，其特征在于，所述检测仪器对所述扩散偶的检测参数为：束斑为15μm，信息深度为10μm，能量分辨率为130eV，检测速率为5s/point。

5.根据权利要求1所述的基于数据驱动多组元镍基高温合金γ'相演化的预测方法，其特征在于，所述高通量制备若干组多组元高温合金扩散偶的方法包括以下步骤：

步骤一：根据待研究的合金成分空间，进行合金和组合设计；

步骤二：熔炼若干个多组元合金并根据组合设计将所述合金排列布置形成一个合金块整体；

步骤三：将所述合金块整体进行加工、打磨；

步骤四：制作纯镍包套和包套盖，将经步骤三处理后的合金块整体装配到所述包套中，然后将包套与包套盖焊接成一体，确保包套内部为真空状态，形成合金扩散偶试样；

步骤五：对所述合金扩散偶试样采用热等静压，使合金块整体中各合金块之间、各合金块与包套之间形成良好的界面结合；其中，所述热等静压参数为：温度1180℃，压力150MPa，时间8h；

步骤六：经步骤五处理后的合金扩散偶试样在1180℃或1280℃下进行扩散退火处理；

步骤七：经步骤六处理后的合金扩散偶试样进行镶样与制样，用于后续检测获得扩散偶的成分-距离曲线。