B2-NiAl弹性性质Ag合金化效应的理论研究
2011-03-13陈律,文韬
陈 律,文 韬
(空军航空维修技术学院,长沙410124)
B2结构的NiAl金属间化合物具有熔点高、密度低、强度高、热导率大、抗氧化性好等优异的物理和力学性能,作为高温结构材料,其应用却受到室温塑性较差的限制。合金化可以改变这种金属间化合物的电子结构、结合键类型与强度以及长程有序化的程度等[1],被证明是一种可有效改善其力学性能的方法[2,3]。研究人员根据合金元素在NiAl化合物中的作用行为,将其分成三类[4]:A类元素Ti,Zr,Hf,Nb和Ta在NiAl中的固溶度很低,常以Heusler相(Ni2AlX)和Laves相(NiAlX)三元金属间化合物形式存在,显著提高NiAl合金的蠕变强度;B类元素V,Cr,Mo,W与NiAl形成伪二元共晶系,共晶组织改善NiAl合金的室温韧性;C类元素Fe,Co,Cu在NiAl中有很高的固溶度,大量加入NiAl合金中,形成塑性第二相而提高其室温塑性。最近周健等人[4]研究了Ag对NiAl合金显微组织和压缩性能的影响,其结果表明Ag合金化能显著提高NiAl合金的室温压缩塑性,而合金元素Ag在NiAl中的作用行为还不清楚。1992年Darolia等人[5]率先发现在NiAl单晶中加入 0.25%的 Fe可使 NiAl在<110>方向延展性从1%提高到6%,而Fe的加入量超过0.5%时韧化作用呈消失的变化趋势。Munroe等人[6]进一步指出高浓度Fe合金化不能改善NiAl合金的延性。由此可见,合金元素的浓度对合金化效应有很大的影响。
由于实验条件的复杂性和实验手段的限制,研究者一直没有研究清楚合金化元素Ag对NiAl合金的作用机制。第一性原理计算由于能从丰富的原子尺度信息解释许多实验现象而广泛地应用于金属间化合物的各种物理、力学性质与合金化效应的研究[7~11]。……
