一般認(rèn)為在高熵合金中,混合熵對其熱力學(xué)穩(wěn)定性起主導(dǎo)作用。對于等組分的五元面心立方CrMnFeCoNi高熵合金,考慮到Mn與Cr相比Fe,Co和Ni元素的脆性與反鐵磁性質(zhì),理解高熵合金中原子成鍵對高熵合金的設(shè)計是至關(guān)重要的。本人使用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,研究了等組分五元CrMnFeCoNi高熵合金磁性、Mn與Cr原子間成鍵以及除組態(tài)自由能外,振動、磁性、電子自由能對總亥姆霍茲自由能的貢獻(xiàn)。本文研究成果如下:（1）在考慮自旋極化時,Mn與Cr原子間形成共價鍵,同時Cr元素對近鄰Co有磁耦合作用,使得初始鐵磁態(tài)排布的Co轉(zhuǎn)變?yōu)榉磋F磁態(tài)。（2）通過局域態(tài)密度分析,得到Mn,Fe元素磁性貢獻(xiàn)最大,磁矩分別是6.034,-2.928μ_B。（3）當(dāng)溫度高于600K時,振動自由能的貢獻(xiàn)超過組態(tài)自由能;同時磁自由能的貢獻(xiàn)約為電子自由能貢獻(xiàn)的兩倍,表明磁自由能對高熵合金熱力學(xué)穩(wěn)定性起著重要影響。鑒于CrMnFeCoNi高熵合金的電子局域密度函數(shù)分析,進(jìn)一步探究了AlCoCrFeNi系中,等組分三元中熵合金AlCrFe、AlCoCr、AlCoFe、CoCrNi和CrFe... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

根據(jù)混合熵對合金分類的示意圖

學(xué)穩(wěn)定的狀態(tài)，宏觀上表現(xiàn)為以單一的 FCC（或/和 BCC）固溶體相[5-7]。1.2.2 晶格畸變效應(yīng)對于擁有單一固溶體相結(jié)構(gòu)的高熵合金，由于每種組元原子在占據(jù)晶胞的各點(diǎn)時是隨機(jī)且混亂的；同時對于不同的組元原子，其原子半徑尺寸大小不一，原子半徑之的差異造成高熵合金中嚴(yán)重的晶格畸變，這種現(xiàn)象就是高熵合金的晶格畸變效應(yīng)[5-714]。如圖 1.2 所示，圖（a）代表完美的 Cr 的 BCC 結(jié)構(gòu)，當(dāng)完美的 BCC 結(jié)構(gòu)固溶 Z子之后，結(jié)構(gòu)發(fā)生圖（b）變化，隨著 Z 原子占據(jù) Cr 的晶格位置，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步畸變?nèi)鐖D（c）所示。各元素原子隨機(jī)排列，且組元原子半徑差異較大，使得在 HEAs 中生嚴(yán)重的晶格扭曲[14]。在微觀上不再保持單一體心立方或面心立方的結(jié)構(gòu)特征，本文采用的中、高熵合金的結(jié)構(gòu)模型以及后續(xù)研究就是考慮了這一晶格畸變特征。

中北大學(xué)學(xué)位論文.3 遲滯擴(kuò)散效應(yīng)對于置換固溶類型的 HEAs，各組元的相互配合實(shí)現(xiàn)了相變的擴(kuò)散, 這種擴(kuò)散機(jī)制元原子半徑差所造成的晶格畸變進(jìn)一步增加了原子擴(kuò)散阻力，降低了擴(kuò)散速率[6]。同時，HEAs 中的遲滯擴(kuò)散效應(yīng)抑制相分離，使得本應(yīng)該在高溫發(fā)生的相分離，被遲到低溫發(fā)生，這一擴(kuò)散受阻的現(xiàn)象被稱為遲滯擴(kuò)散[5-7]。不僅如此，遲滯效應(yīng)會HEAs 中存在納米或非晶體結(jié)構(gòu)[15, 16]。圖 1.3 為 CoCrFeMnNi 五元 HEA 中各組元的系數(shù)關(guān)于溫度的變化情況�？梢钥闯觯啾绕渌M成組元較少的合金，高熵合金rFeMnNi 中的組元原子擴(kuò)散最慢[17]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]層片TiAl合金的彈性性能及間隙原子擴(kuò)散的第一性原理研究[D]. 張超彥.中北大學(xué) 2018

碩士論文
[1]高熵合金滲氮層的微觀結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)性能研究[D]. 王永祥.太原理工大學(xué) 2018
[2]CrMnFeCoNi系高熵合金的組織及低溫性能研究[D]. 杜興宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]Mg2X（X=Si,Ge,Sn）二元合金性能第一性原理研究[D]. 張樂婷.中北大學(xué) 2018
[4]耐高溫高熵合金的成分設(shè)計和性能優(yōu)化[D]. 姚宏偉.太原理工大學(xué) 2017



本文編號：2973086