IMECH-IR  > 非线性力学国家重点实验室
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
Alternative TitleHeterogeneity at atomic scale of high entropy alloys and FeMn-Al alloys from First principles
刘尚宇
Thesis Advisor魏宇杰
2017
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline固体力学
Abstract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。
Call NumberMas2017-015
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/60401
Collection非线性力学国家重点实验室
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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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