B2型FeAl因其室溫脆性大和超過600°C后強度急劇下降、抗蠕變性能變差的缺點而一直無法實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。但因其原料低廉和具有低密度、高硬度、耐腐蝕等優(yōu)點,仍然吸引著眾多研究者進行深入探索。通過合金化進行固溶強化和利用第二相進行復(fù)合強化是改進上述缺陷的常用方法,但對其強化效果和微觀機理還有待進行更全面的研究。此外,對FeAl進行功能化的研究也有助于其開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此,開展FeAl表面和界面的研究對實現(xiàn)FeAl的功能化應(yīng)用和研發(fā)金屬基復(fù)合材料,滿足經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要的意義。本文利用基于密度泛函理論的第一性原理對B2型FeAl的力學(xué)性質(zhì)、表面吸附和界面結(jié)合特性進行了研究。主要內(nèi)容如下:(1)對單摻雜V、Sc、Mn、Si、Mg、Co、Zr、Cu、Zn、Nb、Cr、Mo、W、Ti和Ni 15種元素對B2型FeAl的力學(xué)性質(zhì)和強化機理進行了研究。結(jié)果表明:FeAl-Cr、FeAl-Ti和FeAl-Co體系為延性材料,并且FeAl-Co體系在這些合金相中具有最佳的延展性,其體積模量與楊氏模量之比B/G=1.92,泊松比為v=0.28。電子結(jié)構(gòu)計算表明Cr、Ti和Co的摻雜引起了電荷的重...

【文章頁數(shù)】：166 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 金屬間化合物
    1.2 FeAl金屬間化合物
    1.3 FeAl基復(fù)合材料
    1.4 第一性原理的優(yōu)勢及與B2FeAl的結(jié)合
    1.5 B2FeAl的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.5.1 B2FeAl的前期研究
        1.5.2 B2FeAl的近期研究
        1.5.3 第一性原理計算模擬
    1.6 存在的主要問題
    1.7 本文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點
2 基礎(chǔ)理論
    2.1 第一性原理計算方法的基本原理與近似
        2.1.1 基本原理
        2.1.2 三個近似
        2.1.3 Hartree-Fock近似
    2.2 能帶理論
    2.3 密度泛函理論
        2.3.1 托馬斯-費米-狄拉克近似
        2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.3 Kohn-Sham方程
        2.3.4 交換關(guān)聯(lián)泛函
        2.3.5 贗勢
        2.3.6 能態(tài)密度
        2.3.7 差分電荷密度
    2.4 計算軟件
    2.5 表面吸附
    2.6 界面結(jié)合
        2.6.1 界面熱力學(xué)量
        2.6.2 界面建模與晶格匹配
    2.7 本章小結(jié)
3 摻雜元素對FeAl金屬間化合物力學(xué)性質(zhì)影響及機理研究
    3.1 引言
    3.2 單摻雜的力學(xué)性質(zhì)及其機理研究
        3.2.1 建模和計算方法
        3.2.2 結(jié)果與討論
    3.3 共摻雜的機理研究
        3.3.1 建模和計算方法
        3.3.2 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
4 FeAl表面吸附原子和氣體的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 FeAl(110)面吸附Cr、Ti和Co原子的第一性原理研究
        4.2.1 建模和計算方法
        4.2.2 結(jié)果與討論
    4.3 FeAl(110)面吸附CO₂、SO₂和Cl₂的第一性原理研究
        4.3.1 建模和計算方法
        4.3.2 結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
5 FeAl界面結(jié)合的第一性原理結(jié)算
    5.1 引言
    5.2 四種FeAl界面
        5.2.1 建模和計算方法
        5.2.2 結(jié)果與討論
    5.3 FeAl/α-Al2O3復(fù)合材料的制備及特性
        5.3.1 材料制備
        5.3.2 結(jié)果與討論
    5.4 摻雜Cr、Ti和Co的FeAl/NiAl界面和FeAl/TiC界面
        5.4.1 FeAl(110)/NiAl(110)界面
        5.4.2 FeAl(100)/TiC(100)界面
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄A:表A1
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄



本文編號：3834301