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微合金化是提高NiAl晶体室温塑性的有效手段,但其微观机理人们目前并不清楚.近年来,随着计算机技术和计算材料科学的发展,第一原理的计算开始在探索微观机理研究中发挥越来越重要的作用.该文在密度泛函理论框架下,运用基于第一原理的离散变分法探讨微合金化过程中NiAl体系电子结构的变化,给出了体系结合能,密立根集居数,态密度,差分电荷等信息.从电子结构角度了解合金化过程中的规律,探索微合金化提高NiAl塑性的微观机理.论文工作主要由两方面组成:第一部分选取具有相同壳层结构,但外层价电子数不同的合金化元素,如Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn;第二部分研究了具有相同外层价电子组态,但不同壳层结构的合金化组元,如第Ⅳ族Ti、Zr、Hf,V族的V、Nb、Ta,Ⅵ族的Cr、Mo、W.给出了以上元素在NiAl晶体的占位择优性,通过态密度,差分电荷等计算结果,分析了随着外层d电子增加或电子壳层的增加,置换前后NiAl微观电子结构及与之相应宏观性能的变化规律.研究结果表明:1)Ni,Al间的p,d电子杂化形成的〈111〉方向键阻碍了〈100〉位错的滑移,是造成NiAl晶体本征脆性的原因之一.2)结合能的计算表明该工作选定的大部分元素在NiAl晶体中优先占据Al位.3)3d副族元素主要是3d电子同邻近Ni原子的3d电子,Al原子的3p电子相互作用,影响晶体的电子结构,改变Ni,Al间的极化键.并随着d电子的增加,呈现出一定的规律性的变化,3d电子较多,但又未满的Fe、Co、Ni合金化效果较好.4)Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ副族元素也主要依靠外层d电子同周围Ni,Al的外层电子相互作用.这其中电负性接近Ni原子、外层d电子局域性较弱的4d副族元素使〈100〉方向电荷分布变得更均匀,这样NiAl晶体的〈100〉位错滑移更容易进行,改善了NiAl晶体的塑性.通过上述两部分的工作,该文从电子结构角度探讨了NiAl脆性的微观机理和微合金化的规律,为进一步提高NiAl的宏观塑性提供理论依据.