Numerical analysis of phase decomposition in A-B binary alloys using Cahn-Hilliard equations

Abstract

The analysis of phase decomposition was carried out using the nonlinear and linear Cahn-Hilliard equations in a hypothetical A-B alloy system with a miscibility gap. These equations were solved by the explicit finite difference method assuming a regular solution model. The supersaturated solid solution and decomposed phases were considered to have an fcc structure. Different aging temperatures and thermodynamic interaction parameters Ω A-B were used to simulate different alloy systems. The numerical simulation results showed that the growth kinetics of phase decomposition in the alloy with 30at.% A was slower than that of 50 at.% A. Additionally, the start time and modulation wavelength of phase decomposition are strongly affected by the thermodynamic interaction parameter Ω A-B value. The numerical simulation results showed that the growth kinetics of phase decomposition with the linear equation is slower than that with the nonlinear one.

Uso De La Simulación Computacional en Ciencia De Materiales Para La Predicción Del Comportamiento Cinético Y Microestructural De Aleaciones Binarias Y Ternarias

“…Al graficar con la ecuación 2 la energía libre con respecto a la composición de una aleación binaria, a distintos valores del parámetro de interacción atómica [5] se obtienen curvas de energía libre del modelo de solución regular. La curva permite tener un estimado del término de energía libre en la ecuación de Cahn y Hilliard y, en consecuencia, de la cinética y evolución de la descomposición de las fases en las aleaciones estudiadas a diferentes condiciones termodinámicas, incluso de manera previa a la simulación, ya que muestra el comportamiento termodinámico de una aleación.…”

Análisis del comportamiento Cinético y Morfológico de la Descomposición de Fases en Aleaciones Binarias A-B: Movilidad atómica

“…A. En trabajos anteriores se ha demostrado que lo anterior se debe a la fuerza impulsora o fuerza motriz de la descomposición espinodal en el diagrama de energía libre vs composición, misma que es mayor cuando se parte de una composición mayor (Lezama, 2013). Durante el tiempo de envejecido la cinética se incrementa debido a la composición variable en el proceso.…”

Basic Principles and Practical Applications of the Cahn–Hilliard Equation

“…In these tests, we used the nonlinearly stabilized splitting scheme [19]. There are many other numerical methods [20][21][22][23][24][25][26][27] that can be applied to the CH equations.…”