Ca(Mg,Al)2與TiCr2Laves相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及非金屬溶質(zhì)對α-Ti層錯影響的研究.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。因為材料的力學(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理與結(jié)構(gòu)演變，對優(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算對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的基面滑移和層錯進(jìn)行了深入地研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　1、運用密度泛函理論計算對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。電子結(jié)構(gòu)表明較強的Al-Ca共價鍵首先強化了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，較強的Mg-Al或Al-Al共價鍵此時主要強化層內(nèi)相互作用。而當(dāng)Al含量達(dá)到較高水平時，Ca(Mg1-x，Alx)2中垂直與水平方向上的共價鍵強

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。
　　2、基于同步剪切機理，構(gòu)建了C14→C36→C15結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變模型，尤其是提出了一個新的C36→C15的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變模型(模型B)。運用這些模型系統(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共價鍵對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α-Ti＜a＞基面滑移和層錯的影響，并計算了其廣義層錯能(GSFE)。研究結(jié)果表明，對于(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)定層錯能升高。因此，C、N和O溶質(zhì)原子的存在不利于基面在