奧氏體不銹鋼層錯(cuò)能的理論研究.pdf

1、層錯(cuò)能是材料塑性變形中的重要本征參數(shù)，對(duì)材料的脆性．韌性轉(zhuǎn)變有著重要影響。常溫下材料最常見(jiàn)的兩種塑性變形方式是位錯(cuò)滑移和孿生，位錯(cuò)的滑移和孿生導(dǎo)致了滑移帶和孿晶的產(chǎn)生。雖然滑移帶和孿晶引起晶格的畸變量較小，但是層錯(cuò)能的高低，尤其是本征層錯(cuò)能(γisf)和非穩(wěn)定層錯(cuò)能(γisf)，卻影響著位錯(cuò)的形核、運(yùn)動(dòng)、束集、交滑移和分解。降低材料的層錯(cuò)能有利于進(jìn)一步激發(fā)位錯(cuò)的滑移和孿生，從而改善材料的力學(xué)性能。
　　 N和Ni是奧氏體不銹鋼中

2、主要的合金化元素，對(duì)不銹鋼的組織、性能有著重要影響。盡管實(shí)驗(yàn)上已有不銹鋼γisf的值，但是測(cè)量過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)各要求很高，并且只能獲得γisf，且實(shí)驗(yàn)測(cè)得的γisf偏差較大。而計(jì)算材料科學(xué)的發(fā)展剛好彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)上的不足，目前已經(jīng)成功應(yīng)用于Al、Fe、Cu、Ni等材料的層錯(cuò)能的研究。
　　 本論文采用基于密度泛函理論的第一性原理，從原子層次上研究了Ni、N對(duì)奧氏體不銹鋼層錯(cuò)能的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)研究了Ni、N

3、對(duì)奧氏體不銹鋼穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明Ni、N固溶后都能夠提高奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定性，Ni、N的占位對(duì)于奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定性影響不明顯。
　　 (2)從電子層次上探索了Ni、N對(duì)于奧氏體不銹鋼的影響：Ni固溶于奧氏體不銹鋼后改善了Fe和Cr原子周圍的電荷分布，加強(qiáng)了Cr原子和Fe原子之間的成鍵能力，N固溶于304不銹鋼中能與Fe、Cr、Ni元素產(chǎn)生強(qiáng)烈的共價(jià)作用。
　　 (3)研究了Ni、N對(duì)奧氏體不銹鋼γus、γisf的影

4、響： Ni含量的增加，提高了位錯(cuò)滑移所需克服的勢(shì)壘，增加了位錯(cuò)滑移的難度，而N的固溶卻能夠降低奧氏體不銹鋼中位錯(cuò)滑移所需克服的勢(shì)壘，有利于位錯(cuò)滑移。隨著Ni含量的增加γus/γisf降低，有利于Frank全位錯(cuò)的形成，而γus/γisf玎卻隨著N含量的增加而增加，有利于Stocldey部分位錯(cuò)和孿晶的形成。
　　 (4)綜合分析對(duì)比了Ni、N對(duì)于奧氏體不銹鋼的影響：Ni含量的增加使γus/γisf降低，但減緩的幅度很小，而微量的