轻质铝合金纳米结构稳定性及力学行为的第一性原理研究
发布时间：2022-01-04 11:53
铝（Al）合金由于其具有质量轻、比强度高、抗腐蚀、抗疲劳、耐磨损、耐冲击、成形性好、无毒性、无磁性、可回收再利用等优异的性能,被广泛应用在航空航天、高铁、汽车、建筑、船舶、自动化、电子设备、军工以及3D打印等重要领域。随着现代科技水平快速发展,对高性能铝合金的要求也越来越高,寻求新一代高强高韧铝合金是材料界一直努力的研究方向,也是我国铝合金材料从低端迈向高端的关键所在。然而,面心立方（FCC）Al金属层错能非常高,难以产生形变孪晶,限制了Al合金往高强高韧的方向发展。固溶强化是提高金属材料弹塑性力学性能的主要方式之一,在Al合金中添加适当合金元素而导致强韧化是提高其力学性能的有效方式。实验上在Al合金中进行合金元素掺杂,其过程复杂,实验条件难以控制,且成本昂贵,研发周期长。随着现代计算材料科学发展,不仅克服了复杂实验条件和高研发成本等缺点,而且可以揭示实验中无法观测到的现象和机理。本文开展Al合金纳米结构稳定性和力学行为的理论研究可以为制备和设计高性能Al合金提供重要的理论依据和有价值的科学指导。基于密度泛函理论第一性原理计算方法可以精确地计算和模拟材料的各种力学性能,是一种研究材料性...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
233e3e9e超晶胞模型：（a）完美超晶胞结构；（b）9R相结构，且溶质原子掺杂在L1或L2层
（a）不同溶质原子在Al合金中的形成焓；（b）位于9R相结构中第n层的溶质原子与9R相之间的相互作用能
R相中固有层错能增量与溶质原子浓度之间的依赖关系：(a)T=300K时均匀分布模型的计算结果；(b)-(d)分别为T=300,400,500K时费米-狄拉克分布模型的计算结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属纳米结构材料[J]. 卢柯. 科学观察. 2017(05)
[2]Synergistic Effect of Alloying Atoms on Intrinsic Stacking-Fault Energy in Austenitic Steels[J]. Ling-Hong Liu,Tou-Wen Fan,Cui-Lan Wu,Pan Xie,Ding-Wang Yuan,Jiang-Hua Chen. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(03)
[3]Application of the Peierls–Nabarro Model to Symmetric Tilt Low-Angle Grain Boundary with Full Dislocation in Pure Magnesium[J]. Tou-Wen Fan,Xiu-Bo Yang,Jiang-Hua Chen,Ling-Hong Liu,Ding-Wan Yuan,Yong Zhang,Cui-Lan Wu. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(11)
[4]Effect of long-period stacking ordered phase on microstructure,mechanical property and corrosion resistance of Mg alloys: A review[J]. Daokui Xu,En-hou Han,Yongbo Xu. Progress in Natural Science:Materials International. 2016(02)
[5]高强铝合金的发展及其材料的制备加工技术[J]. 张新明,邓运来,张勇. 金属学报. 2015(03)
[6]汽车车身用6000系铝合金板材微观组织与热处理工艺的研究进展[J]. 贾志宏,丁立鹏,吴赛楠,王雪丽,刘庆,陈昌云. 材料工程. 2014(12)
[7]The generalized planar fault energy, ductility, and twinnability of Al and Al–RE（ RE= Sc, Y, Dy, Tb, Nd） at different temperatures:A first-principles study[J]. 吴小志,刘利利,王锐,刘庆. Chinese Physics B. 2014(06)
[8]航空铝合金及其材料加工[J]. 张新明,刘胜胆. 中国材料进展. 2013(01)
[9]世界汽车铝合金材料技术的新进展[J]. 冯美斌,褚东宁,敖炳秋,袁序弟,王勇. 汽车工艺与材料. 2007(10)
[10]航空铝合金的发展回顾与展望[J]. 杨守杰,戴圣龙. 材料导报. 2005(02)
博士论文
[1]面心立方金属晶体缺陷的第一性原理研究[D]. 刘凌虹.湖南大学 2017
[2]有限温度下材料的广义层错能、孪生及位错[D]. 刘利利.重庆大学 2015
[3]纳米晶体材料中微结构演变与断裂韧度研究[D]. 冯慧.湖南大学 2014
[4]位错与复合材料增强相微结构干涉机理研究[D]. 方棋洪.湖南大学 2007
本文编号：3568287
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
233e3e9e超晶胞模型：（a）完美超晶胞结构；（b）9R相结构，且溶质原子掺杂在L1或L2层
（a）不同溶质原子在Al合金中的形成焓；（b）位于9R相结构中第n层的溶质原子与9R相之间的相互作用能
R相中固有层错能增量与溶质原子浓度之间的依赖关系：(a)T=300K时均匀分布模型的计算结果；(b)-(d)分别为T=300,400,500K时费米-狄拉克分布模型的计算结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属纳米结构材料[J]. 卢柯. 科学观察. 2017(05)
[2]Synergistic Effect of Alloying Atoms on Intrinsic Stacking-Fault Energy in Austenitic Steels[J]. Ling-Hong Liu,Tou-Wen Fan,Cui-Lan Wu,Pan Xie,Ding-Wang Yuan,Jiang-Hua Chen. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(03)
[3]Application of the Peierls–Nabarro Model to Symmetric Tilt Low-Angle Grain Boundary with Full Dislocation in Pure Magnesium[J]. Tou-Wen Fan,Xiu-Bo Yang,Jiang-Hua Chen,Ling-Hong Liu,Ding-Wan Yuan,Yong Zhang,Cui-Lan Wu. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(11)
[4]Effect of long-period stacking ordered phase on microstructure,mechanical property and corrosion resistance of Mg alloys: A review[J]. Daokui Xu,En-hou Han,Yongbo Xu. Progress in Natural Science:Materials International. 2016(02)
[5]高强铝合金的发展及其材料的制备加工技术[J]. 张新明,邓运来,张勇. 金属学报. 2015(03)
[6]汽车车身用6000系铝合金板材微观组织与热处理工艺的研究进展[J]. 贾志宏,丁立鹏,吴赛楠,王雪丽,刘庆,陈昌云. 材料工程. 2014(12)
[7]The generalized planar fault energy, ductility, and twinnability of Al and Al–RE（ RE= Sc, Y, Dy, Tb, Nd） at different temperatures:A first-principles study[J]. 吴小志,刘利利,王锐,刘庆. Chinese Physics B. 2014(06)
[8]航空铝合金及其材料加工[J]. 张新明,刘胜胆. 中国材料进展. 2013(01)
[9]世界汽车铝合金材料技术的新进展[J]. 冯美斌,褚东宁,敖炳秋,袁序弟,王勇. 汽车工艺与材料. 2007(10)
[10]航空铝合金的发展回顾与展望[J]. 杨守杰,戴圣龙. 材料导报. 2005(02)
博士论文
[1]面心立方金属晶体缺陷的第一性原理研究[D]. 刘凌虹.湖南大学 2017
[2]有限温度下材料的广义层错能、孪生及位错[D]. 刘利利.重庆大学 2015
[3]纳米晶体材料中微结构演变与断裂韧度研究[D]. 冯慧.湖南大学 2014
[4]位错与复合材料增强相微结构干涉机理研究[D]. 方棋洪.湖南大学 2007
本文编号：3568287
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