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δ和γ"相的第一性原理研究及冷轧Inconel718合金的再结晶行为

作　者: 戴松波
导　师: 刘文昌
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 第一性原理电子结构机械性能冷轧再结晶温度硬度
分类号: TG111.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

利用基于密度泛函理论开发出来的Materials Studio-CASTEP计算模块分析了Inconel 718高温合金中δ相和γ"相的力学性质和电子结构特征,随后通过金相观察和硬度的测定研究了不同预处理工艺后冷轧Inconel 718合金的再结晶行为。δ相和γ"相的结构经优化后,利用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)的方法计算了其晶格常数,计算结果与实验结果相一致。计算的δ相和γ"相形成能分别为-1.48 eV/atom和-0.69 eV/atom,这说明δ相比γ"相的热稳定性更高。由于两种相的C11-C12和B/G数值较高,说明两种相都为硬质相,并且具有比较满意的韧性。从Mulliken布局和分波态密度(PDOS)的分析,确定在Ni-Nb原子间存在着共价键和离子键,而电荷密度的分布揭示两种相中Ni-Ni原子间存在共价键,另外在γ"相中还存在着Nb-Nb原子间的共价键,因此这两种相中原子键的结合特征是金属键、共价键和离子键的不寻常的联合。采用三种不同的热处理工艺对合金进行预处理,然后冷轧到不同变形量,将冷轧试样在不同的温度下保温不同时间水冷,采用金相显微镜和硬度的测定研究冷轧Inconel 718合金的再结晶行为。结果表明,A预处理工艺处理后的冷轧试样的再结晶温度范围为860℃～910℃,B处理工艺条件下25%和50%冷轧试样的再结晶温度范围分别为910℃～960℃和860℃～910℃,C预处理工艺处理后的Inconel 718合金再结晶温度范围为810℃～860℃。在C处理工艺条件下,当加热温度较低及压下量较大时可获得较小的再结晶晶粒尺寸,δ相的存在阻碍晶粒的长大,从而降低再结晶晶粒尺寸。给出了冷轧Inconel 718合金在加热过程中硬度随时间的变化规律,回复和再结晶使合金的硬度降低,而γ"相的析出强化会使硬度升高,硬度的变化体现了回复和再结晶及析出相的综合作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-27
  1.1 选题背景及意义  9-10
  1.2 高温合金简介  10-14
    1.2.1 高温合金的发展  10-11
    1.2.2 高温合金的应用和分类  11-12
    1.2.3 高温合金的热处理  12-14
  1.3. Inconel 718 合金概述  14-22
    1.3.1 Inconel 718 合金的发展  14-15
    1.3.2 Inconel 718 合金的析出相  15-17
    1.3.3 Inconel 718 合金中的强化机制  17-20
    1.3.4 Inconel 718 合金的应用与研究热点  20-22
  1.4 金属变形与再结晶  22-26
    1.4.1 冷变形强化  22-23
    1.4.2 回复与再结晶  23-26
  1.5 本文研究主要内容  26-27
第2章 δ相和γ"相的力学性质和电子结构  27-45
  2.1 引言  27-28
  2.2 第一性原理计算理论基础和方法  28-32
    2.2.1 电子态计算中的近似  28-29
    2.2.2 密度泛函理论  29-31
    2.2.3 赝势  31-32
  2.3 计算参数与设置  32-33
  2.4 计算结果与分析  33-43
    2.4.1 晶体结构参数  33-35
    2.4.2 弹性性质  35-38
    2.4.3 态密度和电荷密度分析  38-43
  2.5 本章小结  43-45
第3章冷轧Inconel 718 合金的再结晶行为  45-64
  3.1 前言  45-46
  3.2 试验方法  46-47
  3.3 试验结果与分析  47-59
    3.3.1 冷轧Inconel 718 合金的微观组织  47-50
    3.3.2 冷轧Inconel 718 的再结晶温度  50-56
    3.3.3 再结晶晶粒尺寸  56-59
  3.4 讨论  59-63
    3.4.1 影响50%软化温度的因素  59
    3.4.2 硬度  59-63
  3.5 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  70-71
致谢  71-72
作者简介  72

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