【摘 要】
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γ′-Ni3Al作为镍基高温合金的关键强化成分,被广泛用于商用合金中。但因其低的高温蠕变强度和本征脆性而严重影响了其应用。研究表明添加Mn元素可以提高Ni3Al的延展性。但对于Mn在Ni3Al中的占据行为,由于实验条件的不同导致Mn的占据有所不同。Mn在Ni3Al中的占位倾向仍需进一步研究。由于添加B可以进一步增强Mn改善合金延展性的成分范围,且B易向Ni/Ni3Al界面偏聚,对界面处Mn占位的影
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γ′-Ni3Al作为镍基高温合金的关键强化成分,被广泛用于商用合金中。但因其低的高温蠕变强度和本征脆性而严重影响了其应用。研究表明添加Mn元素可以提高Ni3Al的延展性。但对于Mn在Ni3Al中的占据行为,由于实验条件的不同导致Mn的占据有所不同。Mn在Ni3Al中的占位倾向仍需进一步研究。由于添加B可以进一步增强Mn改善合金延展性的成分范围,且B易向Ni/Ni3Al界面偏聚,对界面处Mn占位的影响也不能忽视。因此在本研究中同时考虑两者的协同作用对Ni3Al合金及Ni/Ni3Al界面性能的影响。本文运用第一性原理方法首先研究Mn在B掺杂前后的Ni3Al中占位行为与成分及温度之间的关系,分析B、Mn共合金化对Ni3Al合金力学性能的影响。然后探究Ni/Ni3Al界面以及B掺杂的Ni/Ni3Al界面中Mn的占位情况,分析B、Mn对Ni/Ni3Al界面稳定性的影响。研究得到的结论如下:（1）在研究的整个温度范围内,B始终占据八面体间隙位置,而不是四面体间隙位置。与由Ni、Al原子组成的八面体间隙位置相比,B更倾向于占据全部由Ni原子组成的八面体间隙位置。（2）Mn在Ni3Al中的占位受温度及成分的影响。在Ni3Al合金中,温度为0K时,锰随机占据镍位或铝位。随着温度升高,在富铝的合金中,锰的占据偏好镍位变为偏好铝位;在正常化学计量比合金中,锰由随机占据镍位或铝位变为占据铝位;富镍合金中,锰始终占据铝位。B的添加抑制了Mn占位倾向的转变。（3）通过对不同结构力学性能的分析发现,所有Mn取代的Ni3Al结构的延展性均得到不同程度的改善。特别的,B和Mn无论是单独合金化还是同时合金化都使得Ni3Al的延展性增强。（4）Mn的取代使Ni/Ni3Al界面的稳定性增强。晶格发生错配时,Ni/Ni3Al体系的稳定性均会降低。在Ni3Al相区,错配度范围内Mn均占据铝位;在界面区Ni3Al中,随着错配度逐渐增加,Mn的占据倾向由随机占据Ni、Al位变为弱占据Al位。（5）掺杂B后Ni/Ni3Al界面体系稳定性进一步增强。在错配度为4.4%掺杂B的情况下,锰原子在Ni/Ni3Al界面区的占据从占据铝位转变为占据镍位,但占据倾向较弱。
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