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合金化元素W对NiAl金属间化合物力学性能的影响

发布时间:2017-11-25 16:14

  本文关键词:合金化元素W对NiAl金属间化合物力学性能的影响


  更多相关文章: NiAl 金属间化合物 断裂能 堆垛层错能 电子密度 态密度


【摘要】:随着飞机发动机推重比的不断增大,对涡轮进口温度的要求也不断提高,目前高温材料的使用温度接近了镍基单晶合金的使用极限。NiAl金属间化合物具有高熔点、低密度、高结构稳定性和高抗氧化性等优良性质,这使得它有希望替代镍基单晶合金成为新一代高温材料,从而大幅度提高涡轮进口温度,生产推重比更高的新一代航空发动机。然而,较差的室温韧性和较低的高温强度这两个严重的缺点限制了它在实际工程中广泛的应用。合金化被证明是一种可有效改善NiAl金属间化合物力学性能的方法。本文使用基于密度泛函理论的第一性原理方法,利用VASP软件研究了W以及VIB族元素对NiAl金属间化合物力学性能的影响。本文首先建立了NiAl的计算模型和方法,通过计算形成能确定了W原子在NiAl中可能的存在位置,进而通过不稳定堆垛层错能和断裂能的比值变化来确定W元素对NiAl韧性的影响。另外,本论文还对VIB族元素中其他元素Cr和Mo对NiAl金属间化合物韧性的影响分别进行了分析研究。之后通过电子密度图和电子态密度图的分析,对NiAl产生韧性变化的原因进行了初步探索。研究表明,W和Mo的加入使得[001](110)滑移系的不稳定堆垛层错能降低,断裂能增加,从而使得不稳定堆垛层错能和断裂能的比值提高,改善了NiAl金属间化合物的韧性。而对于[100](001)滑移系,W和Mo的加入使得不稳定堆垛层错能和断裂能的比值变化不大。通过对两种元素加入后的电子密度和电子态密度的分析表明,两种元素的加入加强了NiAl中原子间的成键,从而提高了NiAl的断裂能,这使得NiAl的断裂需要更大的能量才能够发生,从而提高了NiAl的韧性。
【学位授予单位】:中国民航大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V252;V231.9

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