| 高熵合金与 Fe-Mn-Al 合金原子尺度非均质性的第一性原理计算 |
| 英文题名 | Heterogeneity at atomic scale of high entropy alloys and FeMn-Al alloys from First principles
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| 刘尚宇
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| 导师 | 魏宇杰
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| 2017
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| 学位授予单位 | 中国科学院大学
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位类别 | 硕士
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| 学位专业 | 固体力学
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| 摘要 | 随着当代工业的迅猛发展， 交通运输、建筑建材等领域对金属材料的塑性要 求越来越高，面对传统材料强度、韧性的对立关系，高熵合金、 Triplex 钢这两类 塑性卓越、强度良好的合金材料成为了学术界、工业界广泛关注的焦点。本文将 围绕这两类材料的微观性质展开研究， 通过第一性原理的模拟方法， 讨论其高塑 性的起源并获取材料设计的新思路。 高熵合金是一类由五种以上元素按接近等原子比例混合形成的合金，往往具 有单一的晶相，此类合金通常展现出优异的强度与塑性。 本文以 FeCoNiCrMn、 FeCoNiCrCu 两种高熵合金为例， 探讨其键长分布、径向分布函数、电荷密度、层 错能等性质。 结果表明高熵合金的键长符合高斯分布，径向分布函数介于纯金属 与金属玻璃之间，电荷密度云图展现出在合金内部存在原子团簇现象，这些结果 描述了高熵合金内部的非均质特征，这种特征导致晶体在不同位置发生层错时具 有不同层错能，而我们计算得到的分布在较宽范围的层错能则印证了这一点，层 错能的分布特性会在材料塑性变形的不同阶段改变相变、孪晶、位错等不同塑性 机制的竞争关系，多种塑性机理的组合带来了更高的硬化与塑性变形能力。 Triplex 钢是由 Fe、 Mn、 Al、 C 组成的新一代高强度钢， 同样具有优异的强度与塑性。本文通过伊辛模型，结合材料热膨胀系数，对不同配比的 Fe-Mn-Al 合金 进行不同温度下的层错能计算。 结果显示，零温下不同组份的层错能差异巨大， 温度升高，各条层错能曲线也随之升高，且趋于收敛， 因此在高温下制备的 FeMn-Al 合金，降温后会由于原子尺度上 Mn、 Al 的分布不均而产生类似高熵合金 中层错能的分布现象， 进而可以通过优化元素分布的不均匀性来设计具有更高硬 化与塑性变形能力的合金材料。 关键词：高熵合金， Triplex 钢，第一性原理，层错能， 键长，高斯分布，非均质 性。 |
| 索取号 | Mas2017-015
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/60401
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| 专题 | 非线性力学国家重点实验室
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
刘尚宇. 高熵合金与 Fe-Mn-Al 合金原子尺度非均质性的第一性原理计算[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.
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