本文關(guān)鍵詞：滲碳體彈性模量各向異性研究

  更多相關(guān)文章： 滲碳體 彈性模量 彈性各向異性 第一性原理計(jì)算 合金元素占位

【摘要】：大應(yīng)變冷拔珠光體鋼絲是世界上強(qiáng)度最高的鋼鐵材料,其形變和強(qiáng)化機(jī)理受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。滲碳體作為珠光體鋼絲中重要的強(qiáng)化相,其性能、形狀、分布以及在冷拉過程中的取向變化對(duì)拉拔后鋼絲的性能有很大影響。傳統(tǒng)理論認(rèn)為,滲碳體屬于脆性相,但大量的研究結(jié)果表明,在珠光體鋼絲拉拔過程中滲碳體發(fā)生了塑性變形。因此,滲碳體的性能尤其是力學(xué)性能成為了研究的熱點(diǎn)。本文將通過采用第一性原理計(jì)算的方法研究滲碳體相的力學(xué)特征,以及合金化對(duì)滲碳體相關(guān)力學(xué)性能的影響,并通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證模擬計(jì)算結(jié)果的合理性。第一性原理計(jì)算結(jié)果顯示：滲碳體的單晶彈性常數(shù)C44極小,僅為C55(或C66)的七分之一,滲碳體具有強(qiáng)烈的彈性各向異性。采用電子背散射衍射(EBSD)和納米壓痕相結(jié)合方法測(cè)試了滲碳體不同晶向彈性模量值,并與第一性原理計(jì)算結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)：能量法計(jì)算得到的彈性模量值隨晶向的變化規(guī)律與實(shí)測(cè)的彈性模量值基本一致；應(yīng)力應(yīng)變法得到的彈性模量值與實(shí)測(cè)的彈性模量值規(guī)律差距較大。第一性原理計(jì)算獲得的彈性模量其各向異性要大于實(shí)測(cè)彈性模量的各向異性。合金滲碳體結(jié)合能、形成能的第一性原理計(jì)算結(jié)果表明：Mn在滲碳體中8d占位鍵合最強(qiáng),且更易形成合金滲碳體,計(jì)算結(jié)果與機(jī)械合金化+放電等離子燒結(jié)(SPS)制備的塊狀合金滲碳體XRD分析結(jié)果相吻合。隨著Cr含量的增加,滲碳體相中Cr原子具有從8d占位逐漸轉(zhuǎn)為4c占位的傾向。Fe_2MnC和Fe_2CrC合金滲碳體彈性模量計(jì)算結(jié)果表明：加入合金元素以后,滲碳體的彈性模量增大,且Fe_2MnC的彈性模量值大于Fe_2CrC。
【關(guān)鍵詞】：滲碳體 彈性模量 彈性各向異性 第一性原理計(jì)算 合金元素占位
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG356.45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 本論文專業(yè)術(shù)語注釋表6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 滲碳體的研究現(xiàn)狀10-22
• 1.2.1 滲碳體的基礎(chǔ)研究10-13
• 1.2.2 滲碳體的力學(xué)性能研究13-17
• 1.2.3 滲碳體其他性能研究17-18
• 1.2.4 合金元素對(duì)滲碳體性能的影響18-20
• 1.2.5 滲碳體的制備20-22
• 1.3 本課題研究背景與內(nèi)容22-24
• 1.3.1 課題研究背景及意義22-23
• 1.3.2 課題研究?jī)?nèi)容23-24
• 第二章 第一性原理基礎(chǔ)24-33
• 2.1 薛定諤方程24-29
• 2.1.1 Born-Oppenheimer近似25
• 2.1.2 單電子近似25-27
• 2.1.3 Kohn-Sham方程27-28
• 2.1.4 電子交換關(guān)聯(lián)勢(shì)28-29
• 2.2 第一性原理計(jì)算軟件介紹29-31
• 2.2.1 常用贗勢(shì)法軟件30-31
• 2.2.2 VASP軟件31
• 2.3 本章小結(jié)31-33
• 第三章 試驗(yàn)研究路線及方法33-41
• 3.1 研究路線33-34
• 3.2 試驗(yàn)材料及其制備34-36
• 3.3 材料微觀結(jié)構(gòu)分析36-40
• 3.3.1 電子背散射衍射分析(EBSD)36-38
• 3.3.2 掃描電鏡顯微分析(SEM)38-39
• 3.3.3 X射線衍射分析(XRD)39
• 3.3.4 透射電子顯微分析(TEM)和能譜分析(EDS)39-40
• 3.4 材料性能表征40-41
• 第四章 滲碳體力學(xué)性能各向異性研究41-54
• 4.1 滲碳體晶體的第一性原理和計(jì)算41-48
• 4.1.1 模型和計(jì)算方法41-42
• 4.1.2 滲碳體的晶格常數(shù)42-43
• 4.1.3 單晶滲碳體的彈性常數(shù)43-47
• 4.1.4 滲碳體彈性模量的計(jì)算47-48
• 4.2 滲碳體力學(xué)性能各向異性的實(shí)驗(yàn)論證48-52
• 4.2.1 EBSD試驗(yàn)方案48-49
• 4.2.2 納米壓痕測(cè)試參數(shù)確定49-50
• 4.2.3 實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比50-52
• 4.3 本章小結(jié)52-54
• 第五章 合金滲碳體力學(xué)性能各向異性研究54-71
• 5.1 合金元素占位研究54-65
• 5.1.1 模型和計(jì)算方法54-55
• 5.1.2 合金滲碳體結(jié)合能和形成能的第一性原理計(jì)算55-60
• 5.1.3 合金元素占位的實(shí)驗(yàn)論證60-65
• 5.2 合金滲碳體力學(xué)性能各向異性的第一性原理計(jì)算65-69
• 5.2.1 單晶合金滲碳體的彈性常數(shù)65-68
• 5.2.2 多晶合金滲碳體的彈性模量68-69
• 5.3 本章小結(jié)69-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-80
• 致謝80

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本文編號(hào)：749976