Ni基单晶高温合金中合金化元素对裂纹扩展作用的原子学模拟
[Abstract]:Nickel-based single-crystal superalloys have been widely used as blade materials for aero-engines and gas turbine engines because of their excellent high temperature mechanical properties. Due to the chemical composition and structural properties of nickel-based single-crystal superalloy. Because the interfacial properties of 纬 / 纬 'phase play a significant role at high temperature. The interface of Y / Y' phase is also the main factor of crack growth. The Ni3Al phase is an important strengthening phase of Nickel-based single crystal superalloy, which has an important effect on the mechanical properties of the superalloy. The addition of alloying elements such as Reu Ru-Mo Mo-Ta can effectively improve the mechanical strength of the Y- / 纬 'phase interface of Ni-base superalloy and improve the stability of the superalloy. Based on the molecular dynamics method and the modified multicomponent buried atom (EAM) potential: Ni-Al-X (X = Re-Ru-CoW) and the first principle discrete variation method, the effect of alloying elements on the crack propagation in Ni-based single crystal superalloy has been investigated. The effect of alloying element Reo Ru-CoW on the crack propagation at the interface of Ni/Ni3Al phase at different temperatures (5 K and 1273 K) has been studied in this paper. The results show that Ru and W may improve the deformation resistance of the materials and have the effect of strengthening the materials. At low temperature (5 K), Reruw inhibited crack tip atomic bond fracture and crack brittleness growth, among which W had the most obvious effect, while Co had a tendency to aggravate crack brittle growth: Reruw enhanced crack tip passivation at high temperature. Low temperature (5 K) and high temperature (1273 K) have the strongest effect on the crack growth of Ni/Ni3Al interface. The causes of the decrease of crack growth rate at the interface of Ni/Ni3Al phase due to the alloying element Reo Ru-W at low temperature and the mechanism of promoting dislocation emission from the crack tip at high temperature have been elucidated. In this paper, the effects of alloying elements re and W on the brittle crack fracture of Ni3Al phase in three crack orientations (101) [010], (010) [001] and (010) [101] have been investigated. It is found that the alloying elements re and W can strengthen the effect of Ni3Al alloy, and improve the deformation resistance of the materials. Re and W can inhibit the crack brittle growth and accelerate the crack healing. The effect of W is stronger than that of Re.Re and W in increasing critical fracture stress of crack propagation in Ni3Al, and W effect is stronger than that of Re.Ni-Re and Ni-W, and the bond strength of Re.Ni-Re and Ni-W is stronger than that of Ni-Al, and the interaction between Ni-W atoms is strongest.
【学位授予单位】:钢铁研究总院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG132.3
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,本文编号:2161189
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