Ca(Mg,Al)2與TiCr2Laves相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及非金屬溶質(zhì)對(duì)α-Ti層錯(cuò)影響的研究.pdf

1、由于Laves相優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，Laves相鎂合金和鈦合金正作為一種新型結(jié)構(gòu)材料迅猛發(fā)展。因?yàn)椴牧系牧W(xué)性能與其結(jié)構(gòu)演變密切相關(guān)，所以研究材料的形變機(jī)理與結(jié)構(gòu)演變，對(duì)優(yōu)化材料的力學(xué)性能有著重要的意義。本文基于密度泛函理論計(jì)算對(duì)Laves相Ca(Mg1-x，Alx)2和TiCr2的多型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變以及含非金屬溶質(zhì)的α-Ti的基面滑移和層錯(cuò)進(jìn)行了深入地研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、運(yùn)用密度泛函理論計(jì)算對(duì)Laves相Ca(Mg1-x

2、，Alx)2的多型結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了理論研究。研究結(jié)果表明，隨著Ca(Mg1-x，Alx)2中的Al含量增加，形成焓呈現(xiàn)C14→C36→C15結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。電子結(jié)構(gòu)表明較強(qiáng)的Al-Ca共價(jià)鍵首先強(qiáng)化了Ca(Mg1-x，Alx)2中垂直方向上的層間相互作用。繼續(xù)向Ca(Mg1-x，Alx)2加入Al，較強(qiáng)的Mg-Al或Al-Al共價(jià)鍵此時(shí)主要強(qiáng)化層內(nèi)相互作用。而當(dāng)Al含量達(dá)到較高水平時(shí)，Ca(Mg1-x，Alx)2中垂直與水平方向上的共價(jià)鍵強(qiáng)

3、度趨于平衡，這將促使Laves相從六方結(jié)構(gòu)向立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。此外，Ca(Mg1-x，Alx)2的成鍵電子數(shù)隨著Al原子的加入呈現(xiàn)C14→C36→C15結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。
　　2、基于同步剪切機(jī)理，構(gòu)建了C14→C36→C15結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變模型，尤其是提出了一個(gè)新的C36→C15的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變模型(模型B)。運(yùn)用這些模型系統(tǒng)地研究了TiCr2 Laves相C14→C36→C15多型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變能壘和電子結(jié)構(gòu)。計(jì)算結(jié)果表明，新提出的C36→C15的

4、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變模型B是一個(gè)可行的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變方式。電子結(jié)構(gòu)分析表明，在同步剪切面附近的Cr-Ti共價(jià)鍵對(duì)Laves相TiCr2的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變有著重要的影響。
　　3、采用第一性原理方法研究了非金屬溶質(zhì)C、H、O和N對(duì)α-Ti＜a＞基面滑移和層錯(cuò)的影響，并計(jì)算了其廣義層錯(cuò)能(GSFE)。研究結(jié)果表明，對(duì)于(0001)[11(2)0]基面滑移，除H原子外，C、N和O原子的加入均使α-Ti的不穩(wěn)定層錯(cuò)能升高。因此，C、N和O溶質(zhì)原子的存在不利于基面在