發(fā)布時間：2017-12-30 18:17

  本文關(guān)鍵詞：Ni基單晶高溫合金γ相中位錯—溶質(zhì)復合體的電子結(jié)構(gòu)及多尺度行為研究　出處：《鋼鐵研究總院》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：作為一種有效提高合金的常溫和高溫力學性能的強化途徑,固溶強化及合金強度預測既涉及微觀尺度結(jié)構(gòu)缺陷和化學元素的電子效應以及缺陷間局域相互作用量子效應,同時也直接關(guān)聯(lián)與宏觀尺度固體彈性力學理論的分析計算,是一種典型的多尺度—跨層次問題�；诟窳趾瘮�(shù)力匹配的多尺度方法,可解決量子力學與經(jīng)典彈性力學間空間尺度和物理層次上的跨越。Ni基單晶高溫合金的Y相中可以固溶大量的難熔元素以提高合金蠕變強度。并且大量的實驗證實,在合金蠕變的初始階段和穩(wěn)態(tài)階段,位錯主要集中在Y通道內(nèi)運動,因此在合金的Y相中存在大量的位錯-溶質(zhì)復合體。我們將多尺度格林函數(shù)方法應用到Ni基合金Y相中以此來預測化學元素的固溶強化效果,并實現(xiàn)了在一個合金體系中由量子力學的電子問題到宏觀強度的理論預測。Ta是合金γ'相的重要形成元素,在γ相中濃度很小,和其他偏聚于γ相的元素一起,我們對Ta在Y相中的強化效果做一個試探性研究,以期探索影響固溶強化的關(guān)鍵因素�；诟窳趾瘮�(shù)多尺度方法,我們首先得到了Ni基合金γ相中位錯芯的平衡構(gòu)型,并對位錯芯處摻雜原子(Ta,W,Re,Mo)和位錯的相互作用進行高通量并發(fā)式第一性原理計算,結(jié)果表明Ta與位錯的相互作用最強。而將相互作用能分解為應變能和化學能后,則發(fā)現(xiàn)Re與位錯的化學作用最強,對位錯-溶質(zhì)復合體的電子結(jié)構(gòu)分析也說明,在與位錯的相互作用中,Re的化學活潑性要好于其他的溶質(zhì)原子。將量子力學與經(jīng)典彈性力學兩個尺度上的相互作用能相結(jié)合,采用統(tǒng)計平均方法,我們預測了在OK下以及有限溫度下合金元素(Ta,W,Re,Mo)的強化效果。低溫情況下,Ta的強化效果最好,所預測強度值和趨勢也和實驗值相吻合。和電子結(jié)構(gòu)分析相比較,我們得出結(jié)論:尺寸效應是影響低溫下固溶強化的主要因素。在不同蠕變階段,元素對合金的強化機制是不同的。在高溫蠕變下Re表現(xiàn)出的優(yōu)異的蠕變抗力,我們認為這與化學元素的電子結(jié)構(gòu)相關(guān)。另一方面在實際合金中Re主要偏聚在Y相中,在γ相中濃度較大,這都會促進Re在高溫下的抗蠕變能力。
[Abstract]:In the Y phase of Ni - base single crystal high - temperature alloy , the equilibrium configuration of dislocation core in the 緯 phase of Ni - based single crystal is studied .

【學位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG132.3

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本文編號：1355892