B2型釔基金屬間化合物點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)與Ni-Ni-,3-Al相界合金化特性研究.pdf

1、采用第一原理的CASTEP軟件，對B2型金屬間化合物(RuAl、YAg、YCu、YIn、YRh)點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能與Re、Ru合金化對Ni/Ni3Al相界電子結(jié)構(gòu)影響進(jìn)行了第一原理研究。第一原理的CASTEP軟件是一種基于量子力學(xué)的專門為固體材料科學(xué)研究所設(shè)計的程序包，采用密度泛函理論(DFT)贗勢平面波方法，能夠很好地探索半導(dǎo)體、陶瓷、金屬、礦物質(zhì)和硅酸鹽等材料的晶體和表面性能，典型的應(yīng)用包括研究材料的表面化學(xué)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)

2、、態(tài)密度和光學(xué)性能。 RuAl、YAg、YCu、YIn、YRh與NiAl同為B2型金屬間化合物，然而在實(shí)驗(yàn)中卻發(fā)現(xiàn)RuAl、YAg、YCu、YIn、YRh合金的室溫塑性遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比NiAl合金好。本文通過對不同點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)形成熱與形成能的計算與比較，分析和預(yù)測了RuAl、YAg、YCu、YIn、YRh合金中點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)的種類與存在形式。結(jié)果表明：RuAl金屬間化合物的點(diǎn)缺陷主要是Ru空位和Al反位，在富Ru合金中主要為Ru反位，在富A

3、l合金中則主要是Al反位。B2-YX(X= Cu，Rh，Ag，In)合金點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)主要是X子晶格上的空位與Y子晶格上的反位，在富Y的YX金屬間化合物中主要為X空位，在富Z的YX金屬間化合物中則主要是X反位。進(jìn)一步通過對RuAl、YAg、YCu、YIn、YRh與NiAl不同點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)Cauchy壓力參數(shù)C12-C44和G/B0值的比較，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)缺陷對RuAl塑性的降低程度比NiAl低，因而含有點(diǎn)缺陷的實(shí)際合金的室溫塑性RuAl比NiAl好；

4、相反點(diǎn)缺陷能明顯提高YAg、YCu、YIn、YRh金屬間化合物的室溫塑性，推測這很可能是含有點(diǎn)缺陷的實(shí)際YAg、YCu、YIn、YRh多晶材料比無缺陷理想單晶和NiAl多晶材料表現(xiàn)出更好室溫塑性的原因之一。 本文第二部分研究了Ru、Re單獨(dú)合金化前后γ-Ni/γ’-Ni3Al相界的電子與能態(tài)結(jié)構(gòu)。斷裂功計算結(jié)果顯示：Ru置換Ni/Ni3Al相界區(qū)域中的Ni或Al原子，都可明顯提高Ni/Ni3Al相界的斷裂強(qiáng)度，尤其置換γ-Ni/

5、γ'-Ni3Al相界界面層的Al原子時，對相界的強(qiáng)化效果最好；Re置換γ-Ni相區(qū)中的Ni均可提高Ni/Ni3Al相界的斷裂強(qiáng)度；進(jìn)一步研究了Re與Ru復(fù)合合金化前后γ-Ni/γ’-Ni3Al相界的電子與能態(tài)結(jié)構(gòu)。斷裂功計算結(jié)果顯示： Re與Ru在相界區(qū)的復(fù)合合金化，當(dāng)Re與Ru分別占據(jù)共格(002)γ/γ’原子層鄰近(001)γ原子層上的Ni原子位與(001)γ’原子層上的Al原子位時，γ-Ni/γ’-Ni3Al相界的斷裂強(qiáng)度可進(jìn)一步