Nb/V掺杂γ-TiAl合金结构稳定性及延性的第一性原理研究
发布时间：2021-06-07 04:53
由于γ相TiAl合金具有低密度、高温强度高、弹性模量优良、抗蠕变和抗氧化能力好等优势,所以该合金材料被广泛应用于高温高压等极端的环境,但是在室温条件下,材料的脆性制约了它的广泛应用。研究表明,采用少量掺杂其它杂质元素不但是改善室温脆性的有效途径,同时也是提高高温抗氧化性的主要方法。其中V和Nb元素具有改善TiAl合金延性及Nb元素还具有一定的高温抗氧化性能。然而对于V和Nb元素掺杂浓度和它们共掺杂γ-TiAl合金性质影响的研究报道还比较少,并且对它们的电子结构性质等研究处在摸索阶段,其中计算机模拟方法是探寻材料微观机理的有效途径。因此本文选取其中V和Nb为掺杂元素构建掺杂体系,探索单元素和双元素掺杂对γ相TiAl合金延性的影响,并分析其几何结构及内在电子结构等机理。根据第三代γ相TiAl合金掺杂的元素原子百分含量一般在10%以内,所以本文构建以Nb或V单掺杂浓度为1.85 at.%、2.78 at.%、4.17 at.%、6.25 at.%的γ相TiAl合金为单掺杂模型和Nb和V原子双掺杂浓度为1.85 at.%（Nb）+1.85at.%（V）、2.78 at.%（Nb）+2.78 a...
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ti-Al合金二元相图(Mcculloughetal.,1989)
（Self-Consistant Field，SCF）迭代计算步骤中电荷的转移和键合作用来决定，内层电子不容易受一般在将内层电子和原子核一起作为一个新的波函数整个系统的波函数。这样可以在计算精度稍有影响的间。其中价电子要能充分体现外层电子的化学性质和一起作为一个新的波函数和价电子波函数统称为赝势rbilt, 1990)，如图 2-2 所示。ψrcψpseudoZ
图 2-3 性质计算、自洽计算及结构优化之间的关系2.5 研究方案本文课题的主要方向是模拟分析 Nb 或（和）V 原子对 γ-TiAl 合金结构进行杂，并比较其合金在结构、电子性能和延性等物理量的变化。论文的主要工作括以下几点：（1）查阅相关的合金第一性原理模拟计算文献，学习了解国内外 γ-TiAl 合掺杂改性的有关知识，从理论和实验的成果等理清研究思路，确立研究重点和算方案；（2）建立 γ-TiAl 合金晶胞模型和掺杂 Nb 和（或）V 原子的 γ-TiAl 合金晶模型，选定合适的交换关联势近似方法和交换关联函数（比如 GGA-PBE）对同的掺杂浓度进行计算；（3）利用高性能计算机集群完成计算对纯 γ-TiAl 合金体系和掺杂体系的能、晶体结构、电子性质、弹性模量的计算工作，并提取计算结果；
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zr和（或）Nb掺杂γ-TiAl合金的延性与结构稳定性[J]. 宋庆功,杨宝宝,赵俊普,郭艳蕊,胡雪兰. 中国民航大学学报. 2016(06)
[2]Zr和（或）Mn替位掺杂γ-TiAl基合金的延性与电子性质[J]. 宋庆功,杨宝宝,赵俊普,秦国顺,郭艳蕊,胡雪兰. 中国有色金属学报. 2016(11)
[3]Mo掺杂对TiAl合金物性影响的第一性原理研究[J]. 王海燕,历长云,李旭升,胡前库,杨印. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[4]Nb和Cr双掺杂γ-TiAl基合金的结构和延性研究[J]. 宋庆功,林潇,杨宝宝,徐霆耀,胡雪兰. 功能材料. 2015(17)
[5]福克与相对论和量子力学[J]. 宋兆杰,曾晓娟. 自然辩证法通讯. 2014(03)
[6]4d过渡金属替位掺杂γ-TiAl基合金的第一性原理研究[J]. 宋庆功,闫洪洋,康建海,宋玲玲,果福娟. 材料导报. 2014(02)
[7]5d过渡金属掺杂γ-TiAl合金的第一性原理研究[J]. 刘显坤,郑洲,刘聪,兰晓华,尹伟. 材料导报. 2012(24)
[8]L10-TiAl金属间化合物3d过渡金属合金化力学性能计算[J]. 陈律. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2010(01)
[9]Nb掺杂对γ-TiAl抗氧化能力影响的第一性原理研究[J]. 李虹,王绍青,叶恒强. 物理学报. 2009(S1)
[10]NiAl和Cr材料中H原子间隙的第一性原理计算[J]. 尚家香,于潭波. 物理学报. 2009(02)
博士论文
[1]快速凝固TiAl基合金的组织演变研究[D]. 柴丽华.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]铁基合金弹性性质和电子结构的第一性原理计算[D]. 王化霞.河北工业大学 2015
[2]锰基钙钛矿超晶格电磁性能的第一原理计算研究[D]. 诸敏.华东师范大学 2011
本文编号：3215905
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ti-Al合金二元相图(Mcculloughetal.,1989)
（Self-Consistant Field，SCF）迭代计算步骤中电荷的转移和键合作用来决定，内层电子不容易受一般在将内层电子和原子核一起作为一个新的波函数整个系统的波函数。这样可以在计算精度稍有影响的间。其中价电子要能充分体现外层电子的化学性质和一起作为一个新的波函数和价电子波函数统称为赝势rbilt, 1990)，如图 2-2 所示。ψrcψpseudoZ
图 2-3 性质计算、自洽计算及结构优化之间的关系2.5 研究方案本文课题的主要方向是模拟分析 Nb 或（和）V 原子对 γ-TiAl 合金结构进行杂，并比较其合金在结构、电子性能和延性等物理量的变化。论文的主要工作括以下几点：（1）查阅相关的合金第一性原理模拟计算文献，学习了解国内外 γ-TiAl 合掺杂改性的有关知识，从理论和实验的成果等理清研究思路，确立研究重点和算方案；（2）建立 γ-TiAl 合金晶胞模型和掺杂 Nb 和（或）V 原子的 γ-TiAl 合金晶模型，选定合适的交换关联势近似方法和交换关联函数（比如 GGA-PBE）对同的掺杂浓度进行计算；（3）利用高性能计算机集群完成计算对纯 γ-TiAl 合金体系和掺杂体系的能、晶体结构、电子性质、弹性模量的计算工作，并提取计算结果；
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zr和（或）Nb掺杂γ-TiAl合金的延性与结构稳定性[J]. 宋庆功,杨宝宝,赵俊普,郭艳蕊,胡雪兰. 中国民航大学学报. 2016(06)
[2]Zr和（或）Mn替位掺杂γ-TiAl基合金的延性与电子性质[J]. 宋庆功,杨宝宝,赵俊普,秦国顺,郭艳蕊,胡雪兰. 中国有色金属学报. 2016(11)
[3]Mo掺杂对TiAl合金物性影响的第一性原理研究[J]. 王海燕,历长云,李旭升,胡前库,杨印. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[4]Nb和Cr双掺杂γ-TiAl基合金的结构和延性研究[J]. 宋庆功,林潇,杨宝宝,徐霆耀,胡雪兰. 功能材料. 2015(17)
[5]福克与相对论和量子力学[J]. 宋兆杰,曾晓娟. 自然辩证法通讯. 2014(03)
[6]4d过渡金属替位掺杂γ-TiAl基合金的第一性原理研究[J]. 宋庆功,闫洪洋,康建海,宋玲玲,果福娟. 材料导报. 2014(02)
[7]5d过渡金属掺杂γ-TiAl合金的第一性原理研究[J]. 刘显坤,郑洲,刘聪,兰晓华,尹伟. 材料导报. 2012(24)
[8]L10-TiAl金属间化合物3d过渡金属合金化力学性能计算[J]. 陈律. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2010(01)
[9]Nb掺杂对γ-TiAl抗氧化能力影响的第一性原理研究[J]. 李虹,王绍青,叶恒强. 物理学报. 2009(S1)
[10]NiAl和Cr材料中H原子间隙的第一性原理计算[J]. 尚家香,于潭波. 物理学报. 2009(02)
博士论文
[1]快速凝固TiAl基合金的组织演变研究[D]. 柴丽华.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]铁基合金弹性性质和电子结构的第一性原理计算[D]. 王化霞.河北工业大学 2015
[2]锰基钙钛矿超晶格电磁性能的第一原理计算研究[D]. 诸敏.华东师范大学 2011
本文编号：3215905
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