以W取代Re对γ'-Ni_(3)Al相位错滑移调制蠕变的影响

γ'-Ni_(3)Al相在高温下的反常流变行为与1/2<110>{111}超级部分位错的交滑移密切相关。沿最低能量路径获得的广义堆垛层错能曲线(即Γ面)可以提供大量有关位错形核和运动的信息。采用第一性原理计算,研究Re、W、Mo、Ta、Ti单掺杂与双掺杂对γ'-Ni_(3)Al相Γ面和理想剪切强度τ_(max)的影响。与Re掺杂的情形类似,W在堆垛层错处的Suzuki偏聚可阻止1/6<112>{111}Shockley部分位错的运动和促进1/2<110>{111}超级部分位错的交滑移。当Re被W部分取代时,γ_(APB)^(111)/γ_(APB)^(001)的降低表明γ'相在高温下的反常流变行为不如双Re掺杂,但τ_(max)的增加却表明镍基单晶高温合金的蠕变断裂强度在一定程度上可从中受益,尤其是Re和W在Al−Al位的共偏聚。当点缺陷X1_(Al)和X2_(Al)之间的相互作用采用关联能函数ΔE^(X1_(Al)+X2_(Al))(d)来表征时,无论是吸引还是排斥,强关联都不利于γ'相屈服强度的提高。

Ni_(3)Al中Re诱导缺陷对螺位错交滑移的影响

Ni_(3)Al的高温异常流变行为与1/2[110](111)超级部分位错的交滑移密切相关,本工作利用第一性原理计算探究Re在Ni_(3)Al晶体中的占位倾向及Re效应对Ni_(3)Al中位错形核与运动的影响。由Re占据Ni_(3)Al不同晶格点位所对应的点缺陷形成焓及能量因子E_(Re-Re)^(initial final),可知单个Re原子在Ni_(3)Al中优先占据Al位,2个Re原子优先占据Al-Al位。通过对Ni_(3)Al晶体[110](111)和[112](111)滑移系广义堆垛层错能的计算,发现Re原子占据Al位能促进1/2[110](111)超级部分位错的交滑移。2个Re原子垂直滑移方向排列比沿着滑移方向排列能有效阻碍位错形核与运动;2个Re原子排布在相邻(111)原子面上比排列在同一个(111)原子面上时会进一步促进螺位错的交滑移。分析缺陷R_(eA)和R_(eB)间的关联能△E^(Rea-Reb)对Ni_(3)Al晶体1/2[110](111)超级部分位错交滑移的影响,结果表明缺陷R_(eA)和R_(eB)间较弱的交互作用有利于改善高温时Ni_(3)Al的异常流变行为。Re原子优先占据Al位置提高Ni_(3)Al的屈服强度能够归功于Re_(Al)-Re_(Al)间的弱交互作用。