γ-TiAl金属间化合物4种剪切变形方式的第一性原理计算

γ-TiAl金属间化合物因其良好的综合性能,具有广泛的应用前景。但是γ-TiAl的室温脆性极大地限制了它的应用。γ-TiAl塑性变形主要产生层错和孪晶。通过第一性原理计算的方法模拟其在[11-2]方向上的剪切变形。采用4种不同剪切变形模型分别计算了应力变化以及能量变化特性。simple和pure模型的结果表明,弛豫过程对晶胞的剪切变形有直接影响,与simple alias相比,pure alias的层错能明显降低。此外,弛豫过程中受到α(91.30°)影响,层错应变点推迟。能量与应力曲线表明,pure alias模型符合理论上形变层错的产生过程,由此得到γ-TiAl的理想剪切强度和层错能。

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。

第一性原理研究C/Si比对SiC理想剪切强度的影响

使用第一性原理计算方法研究C/Si比对β-SiC的理想剪切强度的影响,建立化学计量比下理想β-SiC分子模型,用C原子替换其中的Si原子,经蒙特卡罗方法优化得到非化学计量比下的SiC分子模型,这些晶体的C/Si比的变化范围是1~1.52.每个模型样品都沿[100]方向剪切,得到其剪切应力应变关系,最终了解C/Si比对SiC理想剪切强度的影响.计算结果表明,随着C/Si比增加,SiC的理想强度总体上呈下降趋势.在剪切载荷逐渐增大情况下,晶体会在C团簇周围的C-C键或者C-Si键处断裂.C原子的聚集,会使SiC的剪切强度减少,因为C团簇内部存在应变,而且C团簇越大,SiC的剪切强度下降得越剧烈.