本文關(guān)鍵詞：Ni基單晶高溫合金γ相中位錯(cuò)—溶質(zhì)復(fù)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(xué)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(xué)性能的強(qiáng)化途徑,固溶強(qiáng)化及合金強(qiáng)度預(yù)測(cè)既涉及微觀尺度結(jié)構(gòu)缺陷和化學(xué)元素的電子效應(yīng)以及缺陷間局域相互作用量子效應(yīng),同時(shí)也直接關(guān)聯(lián)與宏觀尺度固體彈性力學(xué)理論的分析計(jì)算,是一種典型的多尺度—跨層次問(wèn)題。基于格林函數(shù)力匹配的多尺度方法,可解決量子力學(xué)與經(jīng)典彈性力學(xué)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(qiáng)度。并且大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí),在合金蠕變的初始階段和穩(wěn)態(tài)階段,位錯(cuò)主要集中在Y通道內(nèi)運(yùn)動(dòng),因此在合金的Y相中存在大量的位錯(cuò)-溶質(zhì)復(fù)合體。我們將多尺度格林函數(shù)方法應(yīng)用到Ni基合金Y相中以此來(lái)預(yù)測(cè)化學(xué)元素的固溶強(qiáng)化效果,并實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)合金體系中由量子力學(xué)的電子問(wèn)題到宏觀強(qiáng)度的理論預(yù)測(cè)。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(duì)Ta在Y相中的強(qiáng)化效果做一個(gè)試探性研究,以期探索影響固溶強(qiáng)化的關(guān)鍵因素。基于格林函數(shù)多尺度方法,我們首先得到了Ni基合金γ相中位錯(cuò)芯的平衡構(gòu)型,并對(duì)位錯(cuò)芯處摻雜原子(Ta,W,Re,Mo)和位錯(cuò)的相互作用進(jìn)行高通量并發(fā)式第一性原理計(jì)算,結(jié)果表明Ta與位錯(cuò)的相互作用最強(qiáng)。而將相互作用能分解為應(yīng)變能和化學(xué)能后,則發(fā)現(xiàn)Re與位錯(cuò)的化學(xué)作用最強(qiáng),對(duì)位錯(cuò)-溶質(zhì)復(fù)合體的電子結(jié)構(gòu)分析也說(shuō)明,在與位錯(cuò)的相互作用中,Re的化學(xué)活潑性要好于其他的溶質(zhì)原子。將量子力學(xué)與經(jīng)典彈性力學(xué)兩個(gè)尺度上的相互作用能相結(jié)合,采用統(tǒng)計(jì)平均方法,我們預(yù)測(cè)了在OK下以及有限溫度下合金元素(Ta,W,Re,Mo)的強(qiáng)化效果。低溫情況下,Ta的強(qiáng)化效果最好,所預(yù)測(cè)強(qiáng)度值和趨勢(shì)也和實(shí)驗(yàn)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(yīng)是影響低溫下固溶強(qiáng)化的主要因素。在不同蠕變階段,元素對(duì)合金的強(qiáng)化機(jī)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(rèn)為這與化學(xué)元素的電子結(jié)構(gòu)相關(guān)。另一方面在實(shí)際合金中Re主要偏聚在Y相中,在γ相中濃度較大,這都會(huì)促進(jìn)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(xué)位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG132.3

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