本文關(guān)鍵詞：高熔點元素對鎳基高溫合金微觀組織特征相電子結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的計算研究

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【摘要】：鎳基單晶高溫合金具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性、耐腐蝕、抗蠕變等高溫性能,是航空業(yè)發(fā)展的重要保障,已被廣泛應用于先進航空發(fā)動機葉片和渦輪葉片的制備,是一種重要的高溫結(jié)構(gòu)材料。高熔點元素W、Mo、Ta、Re是鎳基高溫合金中重要的高熔點強化元素,可以顯著提高合金的高溫性能,然而,其微觀作用機理有待進一步深入研究。本文運用余瑞璜院士提出的固體與分子經(jīng)驗電子理論(EET)以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展的結(jié)合能經(jīng)驗解法,建立了鎳基高溫合金的計算模型,計算研究了典型合金CMSX-10中高熔點元素W、Mo、Ta、Re對合金微觀組織特征相電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。在此基礎(chǔ)上,計算了第一代典型合金CMSX-2、第二代典型合金CMSX-4和第三代典型合金CMSX-10的電子結(jié)構(gòu)參數(shù),初步在電子層次上探討了高熔點元素影響合金高溫性能的本質(zhì)原因。研究結(jié)果表明：1)高熔點元素分別加入CMSX-10合金后,γ相和γ’相中nA'、σN和Ec數(shù)值均增加,表明高熔點元素提高了合金原子間鍵合力的強度,阻礙了γ’相的筏排化,合金的相穩(wěn)定性和抵抗變形能力增強。2)不同含量的高熔點元素一起加入CMSX-10合金后,隨著元素含量的增加,γ相和γ'相的n'A和σN數(shù)值有不同程度的變化趨勢,但總體看來,高熔點元素主要強化的是γ’相。3)CMSX-2、CMSX-4、 CMSX-10合金相的n'N和σN數(shù)值依次增加,合金的相穩(wěn)定性和抵抗變形能力依次增加,合金的承溫能力增強。4)CMSX-2、CMSX-4、CMSX-10合金相界面σ的數(shù)值依次增加,γ-Me/Ni界面△ρ’的數(shù)值依次減小,對合金的承溫能力有推動作用。γ'-Me /Ni界面△ρ’的數(shù)值依次增加,對合金的承溫能力不利。
【關(guān)鍵詞】：鎳基單晶高溫合金 EET 高熔點元素 結(jié)合能 穩(wěn)定性
【學位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V252
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 引言10-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 鎳基高溫合金的概述11
• 1.1.1 鎳基高溫合金的特點11
• 1.1.2 鎳基高溫合金的應用與發(fā)展11
• 1.2 鎳基高溫合金的微觀組織11-14
• 1.2.1 鎳基高溫合金的微觀結(jié)構(gòu)和相組成11-13
• 1.2.2 高熔點元素的作用13-14
• 1.3 本文研究意義14-15
• 2 固體與分子經(jīng)驗電子理論(EET)簡介15-24
• 2.1 理論方法簡介15-18
• 2.1.1 理論依據(jù)與基本思想15
• 2.1.2 固體與分子經(jīng)驗電子理論中的電子15-16
• 2.1.3 基本假設(shè)16-18
• 2.2 經(jīng)驗電子理論間距差的計算18-21
• 2.2.1 合金價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)n_A'及σ_N的計算18-20
• 2.2.2 合金相界面電子結(jié)構(gòu)參數(shù)Δρ'及σ的計算20-21
• 2.3 EET中結(jié)合能的計算21-24
• 3 合金的選取與雜化表的建立24-29
• 3.1 合金的選取24-25
• 3.2 雜化表的建立25-29
• 4 高熔點元素種類對合金電子結(jié)構(gòu)參數(shù)及結(jié)合能的影響29-44
• 4.1 γ-Ni晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)及結(jié)合能的計算29-31
• 4.1.1 γ-Ni晶胞計算模型的建立29
• 4.1.2 γ-Ni晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算29-31
• 4.1.3 γ-Ni晶胞結(jié)合能的計算31
• 4.2 γ-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)及結(jié)合能的計算31-35
• 4.2.1 γ-Me偏聚晶胞計算模型的建立31-32
• 4.2.2 γ-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算32-34
• 4.2.3 γ-Me晶胞結(jié)合能的計算34-35
• 4.3 γ'-Ni_3Al晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)及結(jié)合能的計算35-38
• 4.3.1 γ'-Ni_3Al晶胞計算模型的建立35
• 4.3.2 γ'-Ni_3Al晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算35-37
• 4.3.3 γ'-Ni_3Al晶胞結(jié)合能的計算37-38
• 4.4 γ'-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)及結(jié)合能的計算38-41
• 4.4.1 γ'-Me偏聚晶胞計算模型的建立38
• 4.4.2 γ'-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算38-41
• 4.4.3 γ'-Me晶胞結(jié)合能的計算41
• 4.5 高熔點元素對合金電子結(jié)構(gòu)參數(shù)及結(jié)合能的影響41-43
• 4.5.1 高熔點元素對σ_N和n_A'的影響42
• 4.5.2 高熔點元素對結(jié)合能的影響42-43
• 4.6 本章小結(jié)43-44
• 5 高熔點元素含量對合金電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響44-55
• 5.1 γ-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算44-46
• 5.1.1 γ-Me平均晶胞計算模型的建立44
• 5.1.2 γ-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算44-46
• 5.2 γ'-Me'晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算46-49
• 5.2.1 γ'-Me'平均晶胞計算模型的建立46-47
• 5.2.2 γ'-Me'晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算47-49
• 5.3 元素含量對晶胞電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響49-54
• 5.3.1 W含量對晶胞電子參數(shù)的影響49-50
• 5.3.2 Mo含量對晶胞電子參數(shù)的影響50-51
• 5.3.3 Ta含量對晶胞電子參數(shù)的影響51-52
• 5.3.4 Re含量對晶胞電子參數(shù)的影響52-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 6 典型鎳基高溫合金電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算55-65
• 6.1 γ-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算55-57
• 6.1.1 γ-Me晶胞計算模型的建立55
• 6.1.2 γ-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算55-57
• 6.2 γ'-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算57-60
• 6.2.1 γ'-Me晶胞計算模型的建立57-58
• 6.2.2 γ'-Me晶胞價電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算58-60
• 6.3 γ-Me_((001))/γ'-Me_((001))相界面電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算60-63
• 6.3.1 γ-Me_((001))/γ'-Me_((001))相界面計算模型的建立60-61
• 6.3.2 γ-Me_((001))面平均共價電子密度的計算61
• 6.3.3 γ'-Me_((001))面平均共價電子密度的計算61-62
• 6.3.4 Ni原子層面平均共價電子密度的計算62
• 6.3.5 γ-Me_((001))/Ni、γ'-Me_((001))/Ni相界面Δρ'及σ的計算62-63
• 6.4 典型合金電子結(jié)構(gòu)參數(shù)對組織穩(wěn)定性的影響63-64
• 6.4.1 n_A'及σ_N對組織穩(wěn)定性的影響63-64
• 6.4.2 △ρ'及σ對組織穩(wěn)定性的影響64
• 6.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻66-69
• 作者簡歷69-71
• 學位論文數(shù)據(jù)集71

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