镍基高温合金“团簇加连接原子”成分式

发布时间：2023-10-04 03:17

　　本文基于“团簇加连接原子”模型建立了镍基高温合金成分式,实施了对现有牌号合金的成分解析和性能分析,并进行了实验验证和性能预测。首先,通过分析现有成熟牌号合金成分,揭示了镍基高温合金的成分规律和发展趋势,提出了镍基单晶高温合金的理想模型和相应成分式。其次,借助镍基高温合金的成分式,确定了合金中键的种类和数量,并利用键焓表征键强,建立了承温能力与成分式之间的关联,并实现对承温能力的预测。最后,利用理想模型对第1代镍基单晶高温合金进行了实验验证,所设计合金的1000 ℃/219 MPa持久寿命达到第1代单晶合金的平均水平,并且所设计合金的初熔温度在第1代单晶合金中处于较高水平。具体内容包括以下3方面:(1)基于“合金化元素与溶剂Ni”的混合焓,将合金化元素分为4类:1类Ni元素Ni(含Ni、Co、Fe、Re、Ru和Ir),与Ni呈弱混合焓,范围在-2～+2kJ/mol;2促进γ形成的类Cr元素Crγ(含Cr、Mo和W),与Ni的混合焓在-7～-3 kJ/mol;3促进γ’形成的类Cr元素Crγ’(含Ti、V、Nb和Ta),与Ni的混合焓在-35～-18kJ/mol;4与Ni呈强负混合焓的主要...

【文章页数】：176 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 镍基高温合金的发展历程
        1.1.1 变形高温合金
        1.1.2 铸造高温合金
        1.1.3 粉末高温合金
        1.1.4 镍基高温合金发展小结
    1.2 镍基高温合金的合金设计方法简介
        1.2.1 相计算简介
        1.2.2 计算机技术与合金成分设计
        1.2.3 合金设计方法小结
    1.3 化学近程序及“团簇加连接原子”模型
        1.3.1 化学近程序
        1.3.2 “团簇加连接原子”模型
    1.4 本文主要研究思路与内容
2 镍基高温合金成分式的建立
    2.1 引言
    2.2 团簇的选择
        2.2.1 FCC-Ni的团簇选择
        2.2.2 L1₂-AlNi₃团簇的选择
    2.3 合金化元素的分类
        2.3.1 元素作用分类
        2.3.2 混合焓分类与合金矢量图
    2.4 合金成分式的建立
    2.5 镍基高温合金的成分式
    2.6 成分分析
        2.6.1 成分规律的分析
        2.6.2 合金成分的优化
        2.6.3 析出相γ'体积分数的预测
    2.7 本章小结
3 镍基高温合金“成分——性能”关系分析
    3.1 引言
    3.2 键的种类与数量
        3.2.1 结构体系键
        3.2.2 成分体系键
        3.2.3 键计算小结
    3.3 键的强度
        3.3.1 键焓简介
        3.3.2 10种晶体相中的团簇定义
        3.3.3 键焓计算
    3.4 性能分析
        3.4.1 键焓与性能
        3.4.2 成分式的相关参数与性能关系
    3.5 本章小结
4 合金的成分设计与性能分析
    4.1 引言
    4.2 合金成分设计
    4.3 实验方法
        4.3.1 样品制备
        4.3.2 热处理工艺
        4.3.3 γ'粗化分析
    4.4 样品基础测试结果
        4.4.1 合金成分分析
        4.4.2 初熔温度测试
    4.5 析出相γ'的粗化(A组与B组)
        4.5.1 长期时效(A组与B组)
        4.5.2 持久实验(A组与B组)
    4.6 持久测试与性能预测(C组)
    4.7 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
附录A 镍基高温合金成分式及相关参数
附录B Friedel振荡相关参数
附录C 键计算举例
附录D 10种晶体相中的团簇定义
附录E 第3、4章合金标注
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介



本文编号：3851206