收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

TiAl金属间化合物力学性质及理论机制的计算研究

高丽洁  
【摘要】: TiAl合金由于具有密度小,高温性能好等诸多优点,在航天、航空等行业深受青睐,然而力学性质尤其脆性大限制了其广泛应用。为致力将TiAl合金发展成实际应用的航空、航天材料,目前国内外科研工作者在采用合金化及热加工等手段来改善其脆性等方面开展了大量工作,本论文选取TiAl合金作为研究对象,依托改善TiAl合金力学性质的部分实验结果为背景,建立合金形成热、弹性常数等微观物理量与合金体系相结构稳定性、力学性质等宏观性能的对应关系,通过第一性原理的计算方法获得TiAl合金的微观物理特征量及各种电子结构信息,在研究TiAl合金基本物理性质的基础上,以Zn、Co、Fe、Sc、Nb、V、Cu、Cr原子置换TiAl中的Al来考查合金化效应对体系结构稳定性与力学性质的影响,基于电子机制的分析,探讨合金化提高TiAl体系力学性质的理论机制。 计算了富Al和富Ti两种TiAl合金体系的平衡晶格常数、合金形成热、态密度和能带,发现平衡晶格常数计算值与实验值和他人计算值基本吻合;富Al的TiAl合金的结构稳定性优于富Ti的TiAl合金;富Al的TiAl合金的结构稳定性优于富Ti的TiAl合金的主要原因在于富Al的TiAl合金在费米能级上的成键电子数少于富Ti的TiAl合金。 计算了Zn、Co、Fe、Sc、Nb、V、Cu、Cr合金化富Al的TiAl合金体系的合金形成热与态密度,发现合金化原子置换TiAl中的Al后,体系的合金形成热均为负值,合金化后TiAl体系均能形成稳定结构;合金化原子占据TiAl中的Al原子的能力由强到弱的次序依次是Zn、Co、Fe、Sc、Nb、V、Cu、Cr;合金化后结构的稳定性由好到差依次是Zn、Co、Fe、Sc、Nb、V、Cu、Cr;合金化后结构稳定性的强弱主要取决于费米能级附近电子杂化成键作用的强弱。 计算了Zn、Co、Fe、Sc、Nb、V、Cu、Cr合金化富Al的TiAl合金体系的弹性常数、杨氏模量E、剪切模量G、体模量B、泊松比v和电子密度,发现合金化后使TiAl合金的硬度降低,硬度高低次序为:V-TiAlNb-TiAl Cr-TiAl Sc-TiAlCo-TiAl Zn-TiAlTiAlFe-TiAlCu-TiAl;以G/B衡量,合金化体系延性逐渐变差顺序为:Fe-TiAl Cr-TiAl Co-TiAl TiAlV-TiAl Nb-TiAl Cu-TiAl Zn-TiAl Sc-TiAl;以C12-C44衡量,合金化体系延性逐渐变差顺序为:Fe-TiAl Cr-TiAl Co-TiAl Cu-TiAlV-TiAl Nb-TiAlZn-TiAl Sc-TiAl TiAl; Fe、Cr、Co合金化均能都提高TiAl合金的延性;合金化后TiAl合金的原子平均价键强度由大到小的次序为:Fe-TiAlCr-TiAlCo-TiAl V-TiAl TiAlNb-TiAlZn-TiAlCu-TiAlSc-TiAl;电子密度的分析结果较好解释了Fe、Cr.Co合金化后能提高TiAl的延性的原因。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周怀营,湛永钟;TiAl金属间化合物的研究进展[J];广西大学学报(自然科学版);1999年04期
2 张虎,高文理,张二林,曾松岩;TiAl-B合金片状TiB_2晶体表面结构及生长机理[J];复合材料学报;2002年02期
3 高文理,张虎,张二林,曾松岩;TiAl-B合金中初生TiB_2晶体的表面形貌和形成机制[J];材料科学与工艺;2002年04期
4 赵斌,吴建生,孙坚,王飞;TiAl基合金高温气体渗氮[J];金属学报;2001年08期
5 高文理,张虎,张二林,金云学,曾松岩;TiAl-B合金凝固过程中初生TiB_2的固-液界面形态演变特征[J];材料工程;2002年02期
6 高克玮,王燕斌,乔利杰,褚武扬;TiAl的氢化物脆和滞后断裂机理[J];中国科学E辑;1999年04期
7 唐建成,黄伯云,刘文胜,贺跃辉,王健农;锻造TiAl在热处理时晶粒长大的动力学分析[J];稀有金属材料与工程;2000年03期
8 王晓军,范群成,夏天东,陈学定,顾美转,肖国庆;TiAl自蔓延高温合成反应的机理[J];甘肃工业大学学报;2003年03期
9 李志强,韩杰才,赫晓东,张幸红;燃烧合成TiAl金属间化合物的反应机制[J];稀有金属材料与工程;2002年01期
10 谢华,陈文哲,钱匡武;离心喷射成形Ti-48Al-2Mn-2Nb合金的形变特征[J];材料研究学报;1999年01期
11 曲恒磊,周廉,魏海荣;元素Al的波动对TiAl高温氧化行为的影响[J];材料科学与工程;2000年03期
12 曲恒磊,周廉,魏海荣;TiAl循环氧化行为研究[J];东北大学学报(自然科学版);2000年04期
13 何鹏,张秉刚,冯吉才,钱乙余;以Ti/V/Cu、V/Cu为中间层的TiAl合金与40Cr钢的扩散连接[J];宇航材料工艺;2000年04期
14 周兰章,郭建亭,周兰章,肖旋,V.Lupinc,M.Maldini;金属间化合物TiAl(W,Si,B)合金的组织稳定性及其蠕变性能[J];金属学报;2002年11期
15 高文理,张虎,何建平,金云学,曾松岩;TiAl-B合金细棒状十字形TiB_2的生长特征[J];稀有金属材料与工程;2003年03期
16 冯吉才,李卓然,何鹏,张秉刚;TiAl/40Cr扩散连接接头的界面结构及相成长[J];中国有色金属学报;2003年01期
17 张建民,李世琼,邹敦叙,仲增塘;表面涂层对等温锻造TiAl合金超塑性的影响[J];材料研究学报;1997年05期
18 田文怀,杨海春,根本■;TiAl金属间化合物中(Al,Ag)_3Ti,Ti_3AlC的析出形态[J];金属学报;1997年07期
19 李文,王晓光,关振中,张瑞林;金属间化合物TiAl的氢脆本质[J];钢铁研究学报;1998年05期
20 欧文沛,黄伯云,贺跃辉,曲选辉,雷长明;TiAl金属间化合物超塑性研究状况[J];材料导报;1996年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Influence of Heat Treatment on The Precipitation of γ1 Phase in High Nb Containing TiAl-based Intermetallic Alloys[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
2 付明杰;朱春雷;张继;;TiAl合金二次变形过程的数值模拟与实验研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
3 刘娜;李周;袁华;许文勇;张勇;张国庆;;气雾化TiAl合金粉末的制备及表征[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
4 冯吉才;;TiAl金属间化合物连接技术的研究进展[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
5 王婷婷;孙彦波;刁浩岩;张迪;马凤梅;马朝利;;箔箔法制备连续SiC纤维增强TiAl基复合材料[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
6 杨非;陈玉勇;蔡一湘;孔凡涛;肖树龙;;β型γ-TiAl合金的制备及其反常屈服行为研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
7 昌霞;张小彬;韩付会;司家勇;张继;;γ-TiAl合金热工艺模拟及组织研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第三卷)[C];2011年
8 毕秦岭;喇培清;刘维民;;TiAl金属间化合物的摩擦学研究[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
9 门日秀;王秀娟;王正;辛鸿;曹睿;;增压器TiAl合金涡轮超速失效模式下的断裂机理分析[A];2011年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第三次全体委员大会论文集[C];2011年
10 齐立春;李臻熙;曹京霞;黄旭;;TiAl合金中的TiB_2相生长形态及其对力学性能的影响[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贺志勇;TiAl基合金等离子表面渗铬及其抗氧化和耐磨性能研究[D];太原理工大学;2010年
2 刘鑫旺;γ-TiAl基合金液态置氢及其对组织和力学性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 柴丽华;快速凝固TiAl基合金的组织演变研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 柴丽华;快速凝固TiAl基合金的组织演变研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 叶喜葱;小型薄壁TiAl基合金件底注式真空吸铸技术基础研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 叶喜葱;小型薄壁TiAl基合金件底注式真空吸铸技术基础研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 张浩;具有层片组织形态的TiAl基合金高温变形行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 陈少平;梯度金属陶瓷与金属电场辅助扩散连接的机理及界面性能研究[D];太原理工大学;2010年
9 曹健;TiAl与TiC金属陶瓷自蔓延反应辅助扩散连接机理研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 陈国庆;TiAl金属间化合物电子束焊接接头组织及防裂纹工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高丽洁;TiAl金属间化合物力学性质及理论机制的计算研究[D];湖南大学;2010年
2 卢山;考虑晶界效应的近片层TiAl高温动态力学行为的数值模拟[D];中国科学技术大学;2011年
3 徐顺有;Ti与TiAl_3反应烧结制备γ-TiAl基合金[D];华南理工大学;2012年
4 许密;B2型TiAl基合金相稳定性和弹性性质的第一原理计算[D];湖南大学;2009年
5 郭林林;Ti_2AlN/TiAl复合材料高温强度及变形机理的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 刘斌;高铌低钨硼钇TiAl合金的高温热稳定性和抗氧化能力研究[D];西南交通大学;2012年
7 蔺晓超;TiAl与C/C复合材料自蔓延反应辅助钎焊工艺及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 杜立华;TiB+TiC+La_2O_3/γ-TiAl组织演变和力学性能研究[D];上海交通大学;2012年
9 张雷;高铌+钨TiAl合金的热稳定性和高温抗氧化性研究[D];西南交通大学;2010年
10 曾敏;粉末冶金TiAl合金的包套轧制工艺及其热处理研究[D];中南大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李凤发;刷卡消费扑面而来 形成热潮尚欠火候[N];经理日报;2003年
2 建平;形成热点在做大旅游上实现新突破[N];中国旅游报;2004年
3 ;世界添加剂开发新动向植物领域开发形成热潮[N];中国化工报;2000年
4 姚小敏;海外留学人员回国创业形成热潮[N];人民日报海外版;2003年
5 ;多角度全方位报道“东北振兴”形成热潮[N];人民日报;2005年
6 记者 杨升华 王坚 周颖 汤绮婷 李化;市民可一次游非洲11国[N];信息时报;2003年
7 梁建军;上海:企业建立专利数据库形成热潮[N];中国知识产权报;2003年
8 记者 兰金山;从儿童抓起加强领导统筹规划 形成热爱体育崇尚运动好风气[N];西藏日报;2007年
9 ;创建“工人先锋号”活动形成热潮[N];中国职工科技报;2007年
10 辛文;创建“工人先锋号”活动形成热潮[N];工人日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978