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《河北科技大学》 2018年
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高熵高温合金结构及弹性力学性质的模拟研究

邵帅  
【摘要】:在众多的高熵高温合金中,存在一类由难熔金属(Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,W)组成的高熵高温合金,它具有简单的体心立方(BCC)晶体结构。由于其潜在的高温应用,且为了降低其质量密度,大量的实验研究了难熔高熵高温合金的弹性性质。本论文采用第一性原理方法结合相干势近似方法(EMTO-CPA),以单相固溶体Al_xCrFeMoTi高熵合金为研究对象,研究掺杂Al对高熵合金基本弹性力学性能的影响。分析了它们的平衡体性质、弹性性质等。研究表明计算预测的数值与实验上得到的数值非常接近,也证明了计算的可靠性。通过研究发现随着铝元素的增加,难熔金属组成的高熵合金的延展性和各向异性会随之增大,结构会转变为更加密排的面心立方或六角密排结构。之后,对面心立方结构的Co AlMo和Fe AlMo高温合金的弹性常数和多晶弹性模量进行了详细的讨论。通过分析计算得到CoAlMo高温合金的泊松比为v=0.199,FeAlMo的泊松比为v=0.25.由材料塑性和脆性的判断标准,当泊松比v0.31时,合金材料表现为塑性,当泊松比v0.31时,合金材料表现为脆性。通过泊松比可知这两种合金更多的表现为脆性。通过计算我们还得到CoAlMo的普氏比B/G=1.33,FeAlMo的普氏比B/G=1.66。当普氏比B/G1.75时表明材料具有脆性,普氏比B/G1.75时表明材料具有延展性。两种合金的普氏比数值同样证明了它们具有脆性。研究表明这种脆性与Al的含量有一定的关系。因此,我们可以通过改变铝元素的含量来得到一些延展性较好的高温合金。我们还对四元高熵合金的特殊形式四元Heusler合金进行了计算研究,研究表明并不是所有的Heusler合金都符合优先占位规则。由NiCoNiAl,NiFeNiAl,NiMnNiAl,NiCrNiAl四种Heulser合金泊松比v的逐渐下降趋势,得到随着B位原子序数的减小,传统Heusler合金的塑性逐渐减弱,脆性逐渐增强的结论。
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TG132.3

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