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镍基合金中相的稳定性及第一性原理研究

发布时间:2021-11-17 01:18
  本文采用第一性原理和特殊准随机结构方法,开展了《镍基合金中相的稳定性及力学性质》研究工作。通过建立γ’-Ni3Al、γ"-Ni3(Al/Nb)、δ-Ni3Nb和α-Cr相模型,计算Nb、Fe、Mo掺杂不同模型的晶格常数、体系总能量、形成热、结合能、态密度、电子布居、及与力学性质相关的参数,研究了 Nb掺杂对γ’、γ"和δ相稳定性及力学性质的影响。通过计算γ"、δ两相的体系总能、熵、吉布斯自由能、声子性质等热力学参数,研究了 γ"-Ni3Nb→δ-Ni3Nb相转变的性质及影响因素。通过对掺杂α-Cr相进行超胞建模,计算出模型的总能、电子和力学性质,研究了 Fe、Mo掺杂对α-Cr相力学性质的影响。计算结果表明,使用GGA-PW91泛函理论计算的数据与实测值最为相近。γ’→γ"相变过程与体系的Nb掺杂浓度有关,掺杂Nb浓度低于15.625 at%,体系中γ’-Ni3A1相稳定性较好,Nb含量超过18.75 at%,γ"-Ni3Nb相可稳定存在。Nb含量位于15.625 at%~18.75 at%,γ"-Ni3Al相的稳定性略高于γ’-Ni3Al相,两相可共存,并发生γ’→γ"相转变,其中,... 

【文章来源】:沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】:148 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

镍基合金中相的稳定性及第一性原理研究


图1.2/和/相晶体结构(A表示Ni原子,B表示Ti、Al、Nb原子):(a)?Y‘,(b)?y"|M1??Fig.?1.2?Crystal?structure?of?y'?and?y"?phases(A?denoting?Ni,?and?B?denoting?Ti,?A1?or?Nb)?(a)y',?(b)y"1141??GH4169'〃丨|1(M,组丨.3?(a)

形貌,形貌,合金,激活能


?-沈阳工业大学博士学位论文???f、<b)??IHBfek?Y?hHHb??_?4論,??’’?y,??^■1??图1.3?/和丫"相的3种析出形貌[16]??Fig.?1.3?Morphologies?of?y'?and?y"?phases1'61??表1.6GH4169合金主要相的化学成分(原子分数,%)?1211??Tab.?1.6?Chemical?composition?of?phases?in?GH4169?alloy?(atomic?fraction,?%)1211??Phase?Cr?Mo?Fe?Nb?Ti?A1?Ni??y?25.25?2.50?26.92?0.99?0.21?0.34?Bal.??y'?0.83?1.38?2.24?7.54?8.24?8.79?Bal.??y"?1.93?3.00?1.73?19.27?4.73?0.44?Bal.??在连续退火条件下,合金中丫〃相比/相优先析出123]。丫〃相的粗化过程表现为沿[001]??方向的长大及合并,该粗化机制称为“相撞机制”?[24,25]。由于Y〃相的粗化激活能与合??金中Nb原子在Ni基体的扩散激活能相近,因此,Nb元素的扩散可以延缓合金中丫”??相的粗化126],当丫"相粗化突破基体Y相的共格限制时,丫"相表现出加速粗化[27]。??GH4169合金经直接时效和长期时效处理后的组织观察表明[28],随时效时间延长,??合金中丫'相数量减少,丫〃相数量增多,表明热处理期间可发生相转变,即:当温??度超过650?°C,亚稳态的丫〃相可发生晶体结构D022—D0a的转变,形成稳定的5相[28]。??1.3.2?5相

形貌,合金,形貌,基体


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【参考文献】:
期刊论文
[1]第一性原理研究Ni3Al1-xVx(x=0-0.4)的力学和热力学性质[J]. 李强,王海波,王振玲,于玉城,马兰,杨成,李玲.  原子与分子物理学报. 2019(03)
[2]Inconel 718变形高温合金热加工组织演变与发展趋势[J]. 刘永长,张宏军,郭倩颖,周晓胜,马宗青,黄远,李会军.  金属学报. 2018(11)
[3]高压下Ti2AlX(X=C,N)的结构、力学性能及热力学性质[J]. 邓世杰,赵宇宏,侯华,文志勤,韩培德.  物理学报. 2017(14)
[4]5d过渡金属在Ni3Al中掺杂效应的第一性原理研究[J]. 文志勤,赵宇宏,侯华,韩培德.  稀有金属材料与工程. 2014(06)
[5]镍基高温合金设计的研究进展[J]. 倪莉,张军,王博,刘林,傅恒志.  材料导报. 2014(03)
[6]高压下Ni3Al热力学性质的第一性原理研究[J]. 李强,黄多辉,曹启龙,杨俊升,王藩侯.  原子与分子物理学报. 2013(05)
[7]GH4169G合金热处理期间的相转变特征与机理分析[J]. 田素贵,王欣,谢君,刘臣,郭忠革,刘姣,孙文儒.  金属学报. 2013(07)
[8]GH4169合金研制进展[J]. 杜金辉,吕旭东,邓群,庄景云.  中国材料进展. 2012(12)
[9]先进材料在战斗机发动机上的应用与研究趋势[J]. 梁春华,李晓欣.  航空材料学报. 2012(06)
[10]基于特殊准随机结构模型的FCC Fe-Cu无序固溶体合金的弹性稳定性[J]. 温玉锋,孙坚,黄健.  中国有色金属学报. 2012(09)

博士论文
[1]高温高压下三种不同晶系材料的结构相变与物性的第一性原理研究[D]. 周平.重庆大学 2014

硕士论文
[1]热处理对GH4169G合金组织结构和蠕变性能的影响[D]. 王欣.沈阳工业大学 2013



本文编号:3499941

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