本文關(guān)鍵詞：合金化元素W對NiAl金屬間化合物力學(xué)性能的影響

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【摘要】：隨著飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的不斷增大,對渦輪進(jìn)口溫度的要求也不斷提高,目前高溫材料的使用溫度接近了鎳基單晶合金的使用極限。NiAl金屬間化合物具有高熔點(diǎn)、低密度、高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和高抗氧化性等優(yōu)良性質(zhì),這使得它有希望替代鎳基單晶合金成為新一代高溫材料,從而大幅度提高渦輪進(jìn)口溫度,生產(chǎn)推重比更高的新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)。然而,較差的室溫韌性和較低的高溫強(qiáng)度這兩個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)限制了它在實(shí)際工程中廣泛的應(yīng)用。合金化被證明是一種可有效改善NiAl金屬間化合物力學(xué)性能的方法。本文使用基于密度泛函理論的第一性原理方法,利用VASP軟件研究了W以及VIB族元素對NiAl金屬間化合物力學(xué)性能的影響。本文首先建立了NiAl的計(jì)算模型和方法,通過計(jì)算形成能確定了W原子在NiAl中可能的存在位置,進(jìn)而通過不穩(wěn)定堆垛層錯(cuò)能和斷裂能的比值變化來確定W元素對NiAl韌性的影響。另外,本論文還對VIB族元素中其他元素Cr和Mo對NiAl金屬間化合物韌性的影響分別進(jìn)行了分析研究。之后通過電子密度圖和電子態(tài)密度圖的分析,對NiAl產(chǎn)生韌性變化的原因進(jìn)行了初步探索。研究表明,W和Mo的加入使得[001](110)滑移系的不穩(wěn)定堆垛層錯(cuò)能降低,斷裂能增加,從而使得不穩(wěn)定堆垛層錯(cuò)能和斷裂能的比值提高,改善了NiAl金屬間化合物的韌性。而對于[100](001)滑移系,W和Mo的加入使得不穩(wěn)定堆垛層錯(cuò)能和斷裂能的比值變化不大。通過對兩種元素加入后的電子密度和電子態(tài)密度的分析表明,兩種元素的加入加強(qiáng)了NiAl中原子間的成鍵,從而提高了NiAl的斷裂能,這使得NiAl的斷裂需要更大的能量才能夠發(fā)生,從而提高了NiAl的韌性。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V252;V231.9

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