碳和空位在NiAl中的相互作用

发布时间：2017-12-03 01:08

  本文关键词：碳和空位在NiAl中的相互作用

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【摘要】：B2-NiAl金属间化合物拥有诸多优异的特点,被看作是理想的新一代高温材料,有望广泛应用于航空航天等各个领域中。但其室温塑性差以及高温强度低的缺点一直阻碍着NiAl金属间化合物的实用化。已有的研究表明极其少量的杂质元素对于其力学性能有着很大的影响,而Ni Al中的空位(Ni空位和Al空位)作为一种显著的点缺陷也对其力学性能有着直接的影响。杂质与空位在NiAl金属间化合物中是同时存在的,本论文应用第一原理方法对杂质C元素与空位相互作用进行了研究。在NiAl金属间化合物中,当Ni空位和Al空位存在时,均出现空位捕获杂质C原子的情况。在Ni空位(VNi)情况下,在捕获一个C原子时,C原子稳定存在于邻近空位富Ni八面体间隙处,Al空位(VAl)时,C原子稳定存在于富Al八面体间隙。进一步分析原子结构和电子密度表明,这种情况下有利于C原子与空位之间的作用,促使其与邻近原子相互成键,使得C原子将会偏离空位中心并形成反对称的C1V的团簇。论文对两种空位对杂质C原子的多重捕获的研究表明C在NiAl中倾向于以“Sequential”的方式加入,对于Ni空位下,空位最多能够捕获四个C,Al空位时,则最多能够捕获到五个C,并且均会以CnV团簇的形式存在着,对电子密度图和态密度图的研究能够清晰发现C-C之间明显优先于自身成键。论文继而对空位浓度与温度效应等多方面系统研究了杂质C与空位之间的相互作用。研究结果表明本证空位浓度随温度的升高不断增加,大部分杂质C被空位捕获以CnV团簇的形式存在着,但同时温度升高引起C原子的活动能力增大,部分被空位捕获的杂质C原子会脱离捕获,因此CnV团簇的浓度随着温度的升高而减小。但是在一定的温度范围内,Ni空位和Al空位均以CnV团簇的形式存在。
【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】：TG132.3
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本文编号：1246903