mba論文面心立方固溶體的團(tuán)簇模型及工程合金的成分解析pdf

1、博士學(xué)位論文面心立方固溶體的團(tuán)簇模型及工程合金的成分解析C l u s t e rm o d e l o f F C C S o l i dS o l u t i o n sa n d c o m p o s i t i o ni n t e r p r e t a t i o no f i n d u s t r i a la l l o y s學(xué) 1 0 0 0 5 0 1 4大連理工大學(xué)D a l i a n U n i v e

2、r s i t yo f T e c h n o l o g y大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘 要工業(yè)合金牌號均有特定的成分，說明必然存在成分相關(guān)的特定結(jié)構(gòu)單元，但是至今合金牌號的產(chǎn)生均源自大量的經(jīng)驗(yàn)探索，需要從固溶體結(jié)構(gòu)的源頭上重新理解合金成分、性能乃至合金設(shè)計(jì)方法。本文從原子之間的近程有序結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過引入“團(tuán)簇加連接原子”結(jié)構(gòu)描述方法，首次建立了置換型面心立方穩(wěn)定固溶體的結(jié)構(gòu)模型及相關(guān)成分單元，揭示出理想滿足溶質(zhì)與溶劑原子間相互作用的

3、近程序結(jié)構(gòu)單元，可用團(tuán)簇式描述為：【團(tuán)簇】( 連接原子) I ～6 ，連接原子個(gè)數(shù)不同對應(yīng)于不同的近程序構(gòu)型，在這些特定成分下的固溶體具有特定的穩(wěn)定局域結(jié)構(gòu)。該團(tuán)簇式可以定量解析C u - Z n 、C u - N i 、F e - N i 、C u ．A u 等實(shí)際合金牌號成分，從而為解析乃至設(shè)計(jì)工程合金提供一種全新實(shí)用方法。本文首先回顧了工業(yè)合金的組織和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。很早就有人指出，合金的性能與固溶體合金的近程有序結(jié)構(gòu)相關(guān)，直到9 0

4、年代，這種有序結(jié)構(gòu)通過衍射實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)，表明各種性能優(yōu)異的合金成分都與合金的特殊近程有序結(jié)構(gòu)相關(guān)。但是以往對固溶體結(jié)構(gòu)的描述僅僅停留在近程序參數(shù)上，不能獲得反映固溶體整體結(jié)構(gòu)和成分的結(jié)構(gòu)單元，因此無法解釋工程合金成分選擇的依據(jù)。在我們組的前期工作中，從合金的近程有序結(jié)構(gòu)出發(fā)，深入分析了多組元復(fù)雜準(zhǔn)晶、非晶、固溶體合金的成份規(guī)律和結(jié)構(gòu)特征，提出了適用于描述近程序結(jié)構(gòu)的“團(tuán)簇加連接原子”結(jié)構(gòu)模型，有望解決工業(yè)合金的成分選擇問題。然后，本文提

5、出了最主要的創(chuàng)新成果，即面心立方固溶體合金的結(jié)構(gòu)模型建立。鑒于溶質(zhì)和溶劑原子在固溶體合金中呈現(xiàn)短程有序，而滿足原子間相互作用的局域近程有序結(jié)構(gòu)具有高的穩(wěn)定性，本文引入團(tuán)簇加連接原子結(jié)構(gòu)描述方法，在F C C 固溶體合金中，建立了含有第一近鄰截角八面體團(tuán)簇和位于團(tuán)簇外的連接原子的局域結(jié)構(gòu)單元理想結(jié)構(gòu)模型和相應(yīng)成分式。該局域結(jié)構(gòu)由中心原子、1 2 個(gè)第一近鄰殼層原子、和至多6個(gè)位于團(tuán)簇之外的連接原子組成，對應(yīng)的成分式表述為【團(tuán)簇】( 連接原

6、子) ·～6 。連接原子個(gè)數(shù)來自對團(tuán)簇堆垛的約束：團(tuán)簇之間需保持孤立，以避免把團(tuán)簇近程序擴(kuò)展到更大范圍致使固溶體失穩(wěn)；同時(shí)要求團(tuán)簇之間至多由一層原子隔開，并連接原子不集聚成與團(tuán)簇相當(dāng)?shù)木钟蚪Y(jié)構(gòu)，這樣就限定了團(tuán)簇間距的矢量范圍，超出6 個(gè)連接原子的構(gòu)型，均涉及更遠(yuǎn)團(tuán)簇間距，例如本文也計(jì)算了連接原子為7 時(shí)的團(tuán)簇堆垛構(gòu)型，其團(tuán)簇之間近鄰距離超出了前述矢量范圍。最后，本文實(shí)施Y - - 元面心立方固溶體合金典型牌號成分的團(tuán)簇式解析。