擴散作為固體材料中唯一的物質(zhì)傳遞方式,材料中的眾多現(xiàn)象和性質(zhì)都與之密切相關(guān)。而對大多材料而言,當其處于服役狀態(tài)下,不可避免地會有變形產(chǎn)生。單向拉伸變形作為最常見的變形方式之一,探究單向拉伸變形對于材料中原子擴散的影響有著重要的意義。在此背景下,本文針對于單向拉伸變形下fcc金屬中空位擴散行為進行了研究與建模,并探究了單向拉伸變形和稀土元素的固溶分別對鐵素體中碳原子擴散的影響,主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)通過第一性原理計算結(jié)合NEB(Nudged Elastic Band)方法,計算得到了在不同程度單向拉伸變形(1%,2%,3%,4%,5%)下的24種fcc金屬(Ag,Al,Au,Ca,Co,Cu,Fe,Hf,Ho,Ir,Li,Mg,Na,Ni,Pb,Pd,Pt,Re,Ru,Sc,Tb,Th,Ti,Zr)中,當空位沿著不同路徑擴散時的空位擴散能(Hvm)。研究發(fā)現(xiàn)空位垂直于單向拉伸的方向進行擴散時的Hvm值小于其沿著單向拉伸方向擴散時的Hvm值。說明在fcc金屬中,空位(原子自擴散)更愿意沿著垂直于單向拉伸變形的方向進行擴散。(2)通過將原子尺度的空位擴散能(Hvm)同材料的宏觀力學(xué)...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１材料內(nèi)常見原子點缺陷示意圖ＩＳＩ??

盡管相對于其他缺陷而言點缺陷各個維度的尺度都很小，但是它在晶格中也會形??成應(yīng)力場。并且點缺陷作為實際晶體最簡單也最常見的一類缺陷，對于晶體材料??的很多性質(zhì)都有著很大的影響。如下圖１．１所示，列出了晶體中常見的３種原子??點缺陷：１）空位（Ｖａｃａｎｃｙ），點陣晶格中的某個位置....

圖１．３間隙機制擴散示意圖??

?ＳｉｔｅＡ?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?Ｓｔａｔｅ?Ｓｉｔｅ?Ｂ??＼?；?Ｖａｃａｎｃｙ??圖１．２空位機制擴散示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｔｏｍｉｃ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｉｎ?ｖａｃａｎｃｙ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??而對于間隙機制，如....

圖１．２空位機制擴散示意圖??Ｆｉｕｒｅ?１．２ｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｒａｍ?ｏｆ?ａｏｍｉｃ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｉｎ?ｖａｃａｎｃｍｅｃｈａｎｉｍ??

圖１．２空位機制擴散示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｔｏｍｉｃ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｉｎ?ｖａｃａｎｃｙ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??而對于間隙機制，如圖１．３所示其微觀圖像為溶質(zhì)原子從晶格的一個間隙位??置迀移至另一個間隙位置。一般而言，采....

圖１．４基于Ｎａｂａｒｒｏ－Ｈｅｒｒｉｎｇ蠕變機制下晶體內(nèi)的空位的遷移，其結(jié)果會導(dǎo)致試樣晶體長??Ｗ??

承受不同程度的應(yīng)力和應(yīng)變，對材料中原子的擴散產(chǎn)生影響。例如在經(jīng)典的擴散??螺變機制，Ｎａｂａｒｒｏ－Ｈｅｒｒｉｎｇ蠕變機制［５，１１］中，Ｎａｂａｒｒｏ和Ｈｅｒｒｉｎｇ就認為當材料處??于高溫低應(yīng)力環(huán)境中時，空位會以圖１．４所示的形式遷移，從而使得晶體沿著單??向拉伸變形的方向增....

本文編號：3922066