本文關(guān)鍵詞：高速鋼中若干不同化學(xué)計(jì)量比M-C化合物性質(zhì)研究

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【摘要】：高速鋼是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼,同時(shí)其工藝性能好,強(qiáng)度和韌性配合好等優(yōu)點(diǎn)。而本文主要通過(guò)第一性原理計(jì)算結(jié)合半經(jīng)驗(yàn)理論,對(duì)當(dāng)前高速鋼中MC(M=Ti,V,Zr,Nb,Hf,Ta,Mo,W),M2C(M=Mo,W),M3C(M=Cr, Mn,Fe,Co,Ni)以及M23C6(M=Cr,Mn,Fe,Mo,W)硬質(zhì)相進(jìn)行了較深入的理論研究,得到了這些化合物的結(jié)構(gòu)特征,通過(guò)構(gòu)建這些化合物的晶體結(jié)構(gòu)后通過(guò)計(jì)算得到其基本的力學(xué)性質(zhì)與電子結(jié)構(gòu)。 通過(guò)計(jì)算表征熱力學(xué)穩(wěn)定性的兩個(gè)參數(shù)：結(jié)合能與形成焓,結(jié)果表明所有研究的MC,M2C,M3C和M23C6化合物硬質(zhì)相都熱力學(xué)穩(wěn)定。這也就說(shuō)明這些化合物在實(shí)驗(yàn)階段相對(duì)而言更易于制備。此外,計(jì)算得到的結(jié)果與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較好的吻合。 計(jì)算獲得了MC,M2C,M3C和M23C6化合物硬質(zhì)相的力學(xué)性質(zhì),首先通過(guò)應(yīng)力-應(yīng)變的方法獲得了這些化合物的彈性常數(shù),根據(jù)所得彈性常數(shù)通過(guò)Voigt-Reuss-Hill近似即可得到化合物的模量值,其包括有體模量、剪切模量、楊氏模量及泊松比。其中MC化合物的體模量范圍為217.5-294.OGPa,剪切模量范圍為150.3-205.7GPa,泊松比范圍為0.173-0.239。且這些化合物的硬度值都低于30GPa.M2C化合物的體模量范圍為289.3-336.3GPa,剪切模量范圍為149.1-190.6GPa,泊松比范圍為0.26-0.29.M3C化合物的體模量變化范圍為199.0-320.2GPa,剪切模量變化范圍為71.0-150.6GPa.根據(jù)體模量與剪切模量的比值(B/G)知這些化合物都是韌性較好的。M23C6化合物的體模量變化范圍為301.0-339.6GPa,剪切模量變化范圍為126.9-163.7GPa.且可知經(jīng)摻雜鉻,鉬和鎢化合物得到的模量值都大于未摻雜的化合物。此外,還討論了M2C和M3C化合物的力學(xué)各向異性及聲速各向異性,結(jié)果表明化合物的楊氏模量的各向異性要強(qiáng)于體模量的各向異性。同時(shí)研究了M23C6化合物的力學(xué)各向異性,結(jié)果表明化合物Fe23C6的楊氏模量的各向異性要強(qiáng)于其它化合物的楊氏模量各向異性。 對(duì)這些化合物的電子結(jié)構(gòu)研究表明MC,M3C和M23C6化合物的化學(xué)鍵組成都為金屬鍵與共價(jià)鍵的混合鍵。
【關(guān)鍵詞】：高速鋼 第一性原理 熱力學(xué)穩(wěn)定性 力學(xué)性質(zhì) 電子結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG142.45;TG115.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 前言10-12
• 1.2 鋼材的特點(diǎn)及性能12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外高速鋼的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.4 第一性原理17-18
• 1.5 本課題研究的目的和意義18-19
• 1.6 課題研究的主要內(nèi)容19-20
• 第二章 計(jì)算方法20-24
• 2.1 結(jié)合能與生成焓20-21
• 2.2 電子結(jié)構(gòu)計(jì)算理論21
• 2.3 價(jià)鍵布居計(jì)算21
• 2.4 本征硬度21-22
• 2.5 彈性常數(shù)及模量22-23
• 2.6 德拜溫度23-24
• 第三章 MC化合物的熱力學(xué)性質(zhì)與力學(xué)性質(zhì)24-36
• 3.1 引言24-25
• 3.2 計(jì)算方法及其細(xì)節(jié)25-26
• 3.3 穩(wěn)定性26-27
• 3.4 彈性常數(shù)及其模量27-31
• 3.5 Mulliken布居分析31-32
• 3.6 德拜溫度32-33
• 3.7 本征硬度33-35
• 3.8 本章小結(jié)35-36
• 第四章 M_2C(M=Mo,W)化合物的結(jié)構(gòu)性能與力學(xué)性質(zhì)36-46
• 4.1 引言36-37
• 4.2 計(jì)算方法37-38
• 4.3 結(jié)構(gòu)性能38
• 4.4 力學(xué)性質(zhì)38-44
• 4.5 德拜溫度44
• 4.6 本章小結(jié)44-46
• 第五章 M_3C化合物的電子結(jié)構(gòu)與力學(xué)性質(zhì)46-62
• 5.1 引言46-47
• 5.2 計(jì)算參數(shù)選擇47-48
• 5.3 晶格參數(shù)及穩(wěn)定性48-49
• 5.4 力學(xué)性質(zhì)49-52
• 5.5 力學(xué)性質(zhì)的各向異性52-56
• 5.6 聲速的各向異性56-57
• 5.7 電子結(jié)構(gòu)57-60
• 5.8 本章小結(jié)60-62
• 第六章 M_(23)C_6化合物的力學(xué)性質(zhì)與化學(xué)鍵特性62-74
• 6.1 引言62-63
• 6.2 研究方法63-64
• 6.3 結(jié)合能與形成焓64-66
• 6.4 力學(xué)性質(zhì)66-69
• 6.4.1 彈性常數(shù)及其模量66-67
• 6.4.2 力學(xué)各向異性67-69
• 6.5 電子結(jié)構(gòu)69-72
• 6.6 本章小結(jié)72-74
• 第七章 結(jié)論與展望74-76
• 7.1 結(jié)論74-75
• 7.2 展望75-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 附錄1 碩士期間獲得的主要獎(jiǎng)勵(lì)84-86
• 附錄2 碩士期間發(fā)表的主要論文86

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

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本文編號(hào)：822438