擴(kuò)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(duì)大多材料而言,當(dāng)其處于服役狀態(tài)下,不可避免地會(huì)有變形產(chǎn)生。單向拉伸變形作為最常見(jiàn)的變形方式之一,探究單向拉伸變形對(duì)于材料中原子擴(kuò)散的影響有著重要的意義。在此背景下,本文針對(duì)于單向拉伸變形下fcc金屬中空位擴(kuò)散行為進(jìn)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(duì)鐵素體中碳原子擴(kuò)散的影響,主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)通過(guò)第一性原理計(jì)算結(jié)合NEB(Nudged Elastic Band)方法,計(jì)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(dāng)空位沿著不同路徑擴(kuò)散時(shí)的空位擴(kuò)散能(Hvm)。研究發(fā)現(xiàn)空位垂直于單向拉伸的方向進(jìn)行擴(kuò)散時(shí)的Hvm值小于其沿著單向拉伸方向擴(kuò)散時(shí)的Hvm值。說(shuō)明在fcc金屬中,空位(原子自擴(kuò)散)更愿意沿著垂直于單向拉伸變形的方向進(jìn)行擴(kuò)散。(2)通過(guò)將原子尺度的空位擴(kuò)散能(Hvm)同材料的宏觀力學(xué)...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１材料內(nèi)常見(jiàn)原子點(diǎn)缺陷示意圖ＩＳＩ??

盡管相對(duì)于其他缺陷而言點(diǎn)缺陷各個(gè)維度的尺度都很小，但是它在晶格中也會(huì)形??成應(yīng)力場(chǎng)。并且點(diǎn)缺陷作為實(shí)際晶體最簡(jiǎn)單也最常見(jiàn)的一類缺陷，對(duì)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(jiàn)的３種原子??點(diǎn)缺陷：１）空位（Ｖａｃａｎｃｙ），點(diǎn)陣晶格中的某個(gè)位置....

圖１．３間隙機(jī)制擴(kuò)散示意圖??

?ＳｉｔｅＡ?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?Ｓｔａｔｅ?Ｓｉｔｅ?Ｂ??＼?；?Ｖａｃａｎｃｙ??圖１．２空位機(jī)制擴(kuò)散示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｔｏｍｉｃ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｉｎ?ｖａｃａｎｃｙ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??而對(duì)于間隙機(jī)制，如....

圖１．２空位機(jī)制擴(kuò)散示意圖??Ｆｉｕｒｅ?１．２ｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｒａｍ?ｏｆ?ａｏｍｉｃ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｉｎ?ｖａｃａｎｃｍｅｃｈａｎｉｍ??

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

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

承受不同程度的應(yīng)力和應(yīng)變，對(duì)材料中原子的擴(kuò)散產(chǎn)生影響。例如在經(jīng)典的擴(kuò)散??螺變機(jī)制，Ｎａｂａｒｒｏ－Ｈｅｒｒｉｎｇ蠕變機(jī)制［５，１１］中，Ｎａｂａｒｒｏ和Ｈｅｒｒｉｎｇ就認(rèn)為當(dāng)材料處??于高溫低應(yīng)力環(huán)境中時(shí)，空位會(huì)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(hào)：3922066