钨含量对新型钴基高温合金γ”相稳定性和弹性性质影响的第一原理研究
传统钴基高温合金主要通过难熔元素的固溶与碳化物析出进行强化,高温强度始终低于γ/γ”两相共格强化的镍基高温合金.2006年,石田清仁课题组在Co-Al-W三元系中发现了具有面心立方有序L12结构的γ”-Co3(Al,W),该合金的熔点比商业镍基高温合金Waspaloy约高100℃,而且合金的高温力学性能与Waspaloy相当.鉴于γ”相的稳定性与弹性性质对合金的高温力学性能有着非常重要的影响,本研究针对L12-Co3(Al1-xWx)(x=0.25,0.5,0.75)相构建了包含32个原子的特殊准随机结构模型(对应L12-A3B结构中B位Al/W无序占位),采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法研究了不同钨含量对L12-Co3(Al1-xWx)合金相的相稳定性和力学性能的影响,并计算了同成分的32个原子超晶胞结构模型(对应L12-A3B结构中B位Al/W有序占位)的相应性质.理论计算结果表明:两种模型中,当0＜x＜0.75,L12-Co3(Al1-xWx)相稳定能(定义为该相的能量减去同成分的稳定组成化合物的总能量,即B2-CoAl、Fcc-Co和DO19-Co3W的机械混合物的总能量)均随钨含量的升高而降低,当0.75＜x＜1,相稳定能基本不变,值得注意的是,特殊准随机结构模型在x=0.75处相稳定能仅约为20meV,如果进一步考虑磁性能、振动熵和缺陷形成能等因素,该相极有可能从亚稳态变成稳定态;有序能(定义为同成分下超晶胞结构模型的能量减去特殊准随机结构模型的能量)较小＜10meV),有序能随钨含量的变化则呈现先降低(0＜x＜0.5)后升高(0.5＜x＜1)的趋势;体弹性模量和剪切模量随钨含量的增加缓慢变大,杨氏模量则随钨含量的增加快速变大.
钴基高温合金 γ”相 钨含量 相稳定性 弹性性质
邓斌 许伟伟 韩佳甲 王翠萍 刘兴军
厦门大学材料学院,厦门361005
国内会议
桂林
中文
314-314
2015-11-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）