鎳基單晶超合金是制備先進航空發(fā)動機葉片的關鍵材料,明確強化相γ′-Ni₃Al、基體相γ-Ni以及γ-Ni/γ′-Ni₃Al相界的強化機制,有助于指導新一代鎳基單晶超合金的研發(fā)。為此,本文采用第一原理計算方法,進行了如下研究。（1）采用CASTEP軟件與Ni₃Al和Ni（2×2×2）超胞模型研究了Al反位和Ni空位濃度分別對Ni₃Al和Ni晶體力學性質的影響,并與經驗公式計算結果進行比較分析。結果表明:隨Al反位濃度增大,Ni₃Al單晶<001>和<011>方向的楊氏模量以及<011>和<111>方向的剪切模量增大;Ni₃Al多晶的楊氏模量E和剪切模量G基本不受影響。隨Ni空位濃度升高,Ni單晶各個取向的E和G顯著降低;Ni多晶的E和G也均降低。這一結果經驗公式計算表明,可以通過電子密度和體積來預測體模量的變化。（2）采用VASP軟件和Ni₃Al（3×3×3）超胞模型計算了Ni_3<...

【文章頁數】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 鎳基單晶超合金
        1.1.1 鎳基單晶超合金的發(fā)展
        1.1.2 鎳基單晶超合金的微觀結構
    1.2 鎳基單晶超合金中的缺陷結構
        1.2.1 γ相中的缺陷
        1.2.2 γ'相中的缺陷
        1.2.3 與γ/γ'相界面有關的缺陷
    1.3 含點缺陷γ相,γ'相和γ/γ'相界力學性質的研究進展
        1.3.1 點缺陷對γ相力學性質的影響
        1.3.2 點缺陷對γ'相力學性質的影響
        1.3.3 點缺陷對γ/γ'相界力學性質的影響
    1.4 本文研究意義和內容
第2章 第一原理與計算方法
    2.1 引言
    2.2 第一原理
        2.2.1 密度泛函理論
        2.2.2 局域密度近似
        2.2.3 廣義梯度密度近似
        2.2.4 贗勢
    2.3 計算方法
        2.3.1 CASTEP計算軟件
        2.3.2 VASP計算軟件
第3章 點缺陷濃度對Ni和Ni₃Al力學性質的影響
    3.1 引言
    3.2 計算模型和方法
    3.3 計算結果與討論
        3.3.1 點缺陷形成能
        3.3.2 點缺陷濃度對Ni和Ni₃Al力學性質的影響
        3.3.3 與經驗公式計算結果的比較分析
    3.4 本章小結
第4章 復合點缺陷對Ni₃Al力學性質的影響
    4.1 引言
    4.2 計算模型和方法
    4.3 計算結果與討論
        4.3.1 Ni₃Al缺陷結構的形成焓與點缺陷形成能
        4.3.2 點缺陷對Ni₃Al多晶力學性質的影響
        4.3.3 點缺陷對Ni₃Al單晶力學性質的影響
        4.3.4 結果與實驗結果的比較
        4.3.5 Ni₃Al不同點缺陷結構的電子結構分析
    4.4 本章小結
第5章 P摻雜對γ-Ni/γ'-Ni₃Al相界斷裂強度的影響
    5.1 引言
    5.2 計算模型和方法
    5.3 計算結果與討論
        5.3.1 P在γ-Ni/γ'-Ni₃Al相界的擇優(yōu)占位
        5.3.2 P摻雜γ/γ'相界的Griffith斷裂功
        5.3.3 P摻雜γ/γ'相界的電子結構分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝
附錄 A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄



本文編號：4046571