镍基高温合金在拉伸与压缩下微观结构如何演化？
本文针对镍基高温合金在高温服役环境下因晶格错配与外加载荷共同作用导致的微观结构演变与塑性变形行为，发展了一个结合J2弹塑性理论的多相多组分相场模型。该模型综合考虑了化学自由能、弹性非均匀性、晶格错配以及塑性应变能等多种物理机制，并通过特征应变表征位错效应，从而在不显式模拟位错网络的情况下预测应力与应变局部化行为。研究在1273.15 K温度下，模拟了沿晶体学方向施加拉伸与压缩载荷时γ′沉淀物的形态演化、元素偏聚行为以及塑性应变分布，成功再现了实验观察到的N型与P型筏化现象。该模型不仅验证了应力-应变响应与实验数据的一致性，还揭示了塑性应变在γ通道中的局部化规律及其对沉淀物合并的促进作用，为理解高温合金在复杂载荷下的微观机制提供了一种高效且物理意义明确的数值研究框架。
单个γ′沉淀物在无外载条件下从初始球形随时间逐步演化为立方体形态的过程，反映了晶格错配驱动下的形态演变路径。
展开剩余68%呈现了化学驱动力、弹性驱动力以及冯·米塞斯应力在γ/γ′系统中的分布情况，揭示了不同驱动力在沉淀物形态演化中所起的作用及其与应力集中区域的关系。
比较了不同晶格错配值下γ′沉淀物的平衡形态，说明随着错配应变增大，沉淀物由球形逐渐转变为立方体，形态变化愈发显著。
展示了在压缩与拉伸载荷作用下单个γ′沉淀物的形态变化、冯·米塞斯应力分布以及累积塑性应变场，明确了载荷类型对塑性应变局部化区域的影响。
多个γ′沉淀物从初始球形均匀分布逐渐演化为立方体并形成约50%体积分数的微观结构过程，为后续加载分析提供了初始构型。
呈现了多沉淀物系统在压缩与拉伸载荷下不同阶段的形态、应力与塑性应变演变，强调了塑性应变在γ通道中的局部化行为及其对微观结构稳定性的影响。
本文通过建立耦合J2塑性的多相场模型，系统研究了镍基高温合金在拉伸与压缩载荷下的微观结构演化与塑性行为，发现γ′沉淀物在晶格错配与外部应变共同作用下由球形逐渐转变为立方体，并在压缩载荷下出现P型筏化、拉伸载荷下出现N型筏化；塑性应变首先在垂直或水平γ通道中启动，其局部化行为显著影响应力重分布并加速沉淀物合并，尤其在压缩条件下更为明显；模型预测的应力-应变响应与实验数据吻合良好，表明该框架能有效捕捉高温合金在早期塑性阶段的微观机制与损伤前兆。
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