γ/γ’型铂基高温合金层错能的第一性原理研究
发布时间：2021-10-18 21:44
铂（Pt）合金具有较高的熔点,良好的高温强度,高温抗腐蚀性和抗氧化性,能经受极端复杂条件和高温的考验,在微电子电气、航空航天、能源、化工等现代高新技术领域具有重要的应用,是非常具有潜力的新一代高温结构材料。考虑到铂材料在军事和国防领域的重要性,发展性能优越的铂基高温合金意义重大。铂可以回收,合金化可以降低铂的成本,因此对铂的研究也越来越多。现有的成熟的铂合金材料虽然在熔点、抗腐蚀性等方面有着极大的优势,但较差的高温强度和延性仍限制着其发展。Y/γ’型铂基高温合金在Y基体相中引入具有超高熔点的γ’沉淀相,能显著提高合金熔点,强化材料的高温力学性能,有望成为良好的液体火箭发动机喷管材料。以滑移系丰富的面心立方Pt为基体Y相,以具备高熔点和高强度的Pt3Hf作为γ’沉淀相的Y/γ’型铂基高温合金显著提高了 Pt的力学性能,但是目前对其强化机制还不清楚。本文基于第一性原理方法研究γ/γ’型铂基高温合金材料的强韧化机制。全文主要工作及主要结果如下:（1）基于第一性原理方法研究了合金元素对Pt层错能的影响。计算所得纯Pt的层错能为284mJ/m2,和实验结果及文献结果符合较好。模拟发现,除元素Y以...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１铂的晶体结构??Ｆｉ．?１－１?Ｔｈｅ?ｃｒｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｐｔ??
１．３．１固溶强化型铂基高温合金??Ｐｔ中常见的固溶强化元素有Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｄ等。这??些元素在不同的温度对Ｐｔ有不同程度的固溶强化作用。图１－２给出几种金属对Ｐｔ??的常温强化效应。横坐标是溶质的浓度，纵坐标为高温拉伸强度。??（ｌ）Ｍｏ、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｕ?对?Ｐｔ?的作用??Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｒ等在常温下对Ｐｔ有很强的固溶强化效果。添加少量（＜１°／〇）的??Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｒ等元素在Ｐｔ－Ｒｈ合金中，可以提高合金的持久强度，降低蠕变速??率［１３］。但是在高温情况下，这些元素容易氧化挥发，并且随着温度的升高这些元??素的挥发损失迅速增加。Ｐｔ－Ｉｒ合金中Ｉｒ的含量超过２０％时，１１００°Ｃ下Ｉｒ的损失量??比在９００°Ｃ加热时损失大１０倍以上［１４］。Ｍｏ和Ｗ的挥发性比Ｉｒ和尺１１强［１３］。作为??高温结构材料，基体元素的高温力学性能和热学稳定性以及溶质元素的高温稳定??３??
沉淀相形状不规则；６ａｔ．％时，丫＇相的最高体积分数能达到约２３％，形状呈立方体??并整齐排列，沉淀相与基体的错配度达到－０．１％；?８ａｔ．％时，Ｙ＇相由立方体转变为??球形微粒［４１，４３］，如图１－３所示。??Ａ１的含量也能控制／相的体积分数。在Ｐｔ－Ａｌ－Ｃｒ－Ｎｉ中，Ａ１的含量控制在１２－??１５ａｔ．％时能增加／相的体积分数。１５００°Ｃ添加１３ａｔ．％的Ａ１后，Ｙ相的体积分数达??到３０％，高于这个含量则会形成共晶反应。控制合适的成分含量可以获得高强度、??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温强化铂合金研究进展[J]. 贾志华,郑晶,王轶,操齐高. 贵金属. 2017(S1)
[2]二硝酰胺铵无毒推进剂用燃烧室材料研究进展[J]. 蔡宏中,易健宏,魏燕,郑旭,张诩翔,胡昌义. 贵金属. 2017(S1)
[3]铂强化技术实验研究[J]. 朱文革. 中国资源综合利用. 2016(05)
[4]镍基高温合金的研究现状与发展前景[J]. 唐中杰,郭铁明,付迎,惠枝,韩昌松. 金属世界. 2014(01)
[5]铂铑合金系基本力学性能的第一性原理研究[J]. 陈松,陆建生,谢明,夏璐,潘勇,胡洁琼. 稀有金属. 2015(03)
[6]贵金属高温材料的研究及应用进展[J]. 魏燕,陈家林,胡昌义,蔡宏中,郑旭,祈小红,陈力. 贵金属. 2013(S1)
[7]第一性原理在镁合金研究中的应用现状[J]. 吴菊英,汤爱涛,潘复生. 材料导报. 2012(21)
[8]近年全球铂族金属资源及铂、钯、铑供需状况浅析[J]. 董海刚,汪云华,范兴祥,李柏榆. 资源与产业. 2012(02)
[9]弥散强化相对PtIr5合金高温蠕变性能的影响[J]. 康菲菲,张昆华,管伟明,陈松,张吉明. 稀有金属材料与工程. 2012(02)
[10]姿/轨控液体火箭发动机推力室高温抗氧化涂层[J]. 徐方涛,张绪虎,贾中华. 宇航材料工艺. 2012(01)
博士论文
[1]过渡族金属元素对镍基合金力学性能影响的第一原理研究[D]. 文敏儒.清华大学 2017
本文编号：3443549
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１铂的晶体结构??Ｆｉ．?１－１?Ｔｈｅ?ｃｒｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｐｔ??
１．３．１固溶强化型铂基高温合金??Ｐｔ中常见的固溶强化元素有Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｄ等。这??些元素在不同的温度对Ｐｔ有不同程度的固溶强化作用。图１－２给出几种金属对Ｐｔ??的常温强化效应。横坐标是溶质的浓度，纵坐标为高温拉伸强度。??（ｌ）Ｍｏ、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｕ?对?Ｐｔ?的作用??Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｒ等在常温下对Ｐｔ有很强的固溶强化效果。添加少量（＜１°／〇）的??Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｒ等元素在Ｐｔ－Ｒｈ合金中，可以提高合金的持久强度，降低蠕变速??率［１３］。但是在高温情况下，这些元素容易氧化挥发，并且随着温度的升高这些元??素的挥发损失迅速增加。Ｐｔ－Ｉｒ合金中Ｉｒ的含量超过２０％时，１１００°Ｃ下Ｉｒ的损失量??比在９００°Ｃ加热时损失大１０倍以上［１４］。Ｍｏ和Ｗ的挥发性比Ｉｒ和尺１１强［１３］。作为??高温结构材料，基体元素的高温力学性能和热学稳定性以及溶质元素的高温稳定??３??
沉淀相形状不规则；６ａｔ．％时，丫＇相的最高体积分数能达到约２３％，形状呈立方体??并整齐排列，沉淀相与基体的错配度达到－０．１％；?８ａｔ．％时，Ｙ＇相由立方体转变为??球形微粒［４１，４３］，如图１－３所示。??Ａ１的含量也能控制／相的体积分数。在Ｐｔ－Ａｌ－Ｃｒ－Ｎｉ中，Ａ１的含量控制在１２－??１５ａｔ．％时能增加／相的体积分数。１５００°Ｃ添加１３ａｔ．％的Ａ１后，Ｙ相的体积分数达??到３０％，高于这个含量则会形成共晶反应。控制合适的成分含量可以获得高强度、??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温强化铂合金研究进展[J]. 贾志华,郑晶,王轶,操齐高. 贵金属. 2017(S1)
[2]二硝酰胺铵无毒推进剂用燃烧室材料研究进展[J]. 蔡宏中,易健宏,魏燕,郑旭,张诩翔,胡昌义. 贵金属. 2017(S1)
[3]铂强化技术实验研究[J]. 朱文革. 中国资源综合利用. 2016(05)
[4]镍基高温合金的研究现状与发展前景[J]. 唐中杰,郭铁明,付迎,惠枝,韩昌松. 金属世界. 2014(01)
[5]铂铑合金系基本力学性能的第一性原理研究[J]. 陈松,陆建生,谢明,夏璐,潘勇,胡洁琼. 稀有金属. 2015(03)
[6]贵金属高温材料的研究及应用进展[J]. 魏燕,陈家林,胡昌义,蔡宏中,郑旭,祈小红,陈力. 贵金属. 2013(S1)
[7]第一性原理在镁合金研究中的应用现状[J]. 吴菊英,汤爱涛,潘复生. 材料导报. 2012(21)
[8]近年全球铂族金属资源及铂、钯、铑供需状况浅析[J]. 董海刚,汪云华,范兴祥,李柏榆. 资源与产业. 2012(02)
[9]弥散强化相对PtIr5合金高温蠕变性能的影响[J]. 康菲菲,张昆华,管伟明,陈松,张吉明. 稀有金属材料与工程. 2012(02)
[10]姿/轨控液体火箭发动机推力室高温抗氧化涂层[J]. 徐方涛,张绪虎,贾中华. 宇航材料工艺. 2012(01)
博士论文
[1]过渡族金属元素对镍基合金力学性能影响的第一原理研究[D]. 文敏儒.清华大学 2017
本文编号：3443549
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