Interface integrity based on the control of strain-induced anisotropic diffusion

基于应变诱导各向异性扩散控制的界面完整性

基本信息

  • 批准号:
    22656028
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.29万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2010 至 2011
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The degradation mechanism of Ni-base superalloy under an uni-axial strain at high temperature was analyzed by molecular dynamics (MD)analysis. The strain-induced anisotropic diffusion of Al atoms perpendicular to the interface between finely dispersed .' (Ni3Al)phase and . phase (Ni matrix)was observed clearly in a Ni(001)/Ni3Al(001)interface structure. It was found that Al, Co, Cu, W, and Ti atoms accelerated the rafting. On the other hand, Ta, Pd, Zr, Mo, and Mg atoms were found to suppress the rafting. The estimated results were validated by experiments using thin-film stacked structures. The 0. 2%tensile strain was applied parallel to the interface during the annealing of the stacked structure by using a four-point bending method. It was confirmed that the diffusion of atoms perpendicular to the interface was accelerated drastically. It was also confirmed that titanium and tungsten atoms which are already doped in the alloy accelerated this phenomenon seriously. On the other hand, the addition of palladium and tantalum was found to be effective for suppressing the diffusion of Al atoms around the interface. Therefore, the application of MD analysis to the design of a novel heat resistant material is very effective for improving the efficiency of energy power plants for next generation.
采用分子动力学(MD)方法分析了镍基高温合金在高温单轴应变下的退化机理。应变诱导的Al原子垂直于细分散界面的各向异性扩散。(Ni_3Al)相;在Ni(001)/Ni 3Al(001)界面结构中观察到明显的Ni基体相。发现Al、Co、Cu、W和Ti原子加速了筏化。另一方面,发现Ta、Pd、Zr、Mo和Mg原子抑制筏化。利用薄膜叠层结构的实验验证了估计结果。0。采用四点弯曲法对叠层结构进行退火,在退火过程中平行于界面方向施加2%的拉伸应变.结果表明,垂直于界面的原子扩散大大加速。研究还证实,合金中已经掺杂的钛和钨原子严重加速了这一现象。另一方面,添加钯和钽被发现是有效的抑制周围的界面Al原子的扩散。因此,将分子动力学分析应用于新型耐热材料的设计,对于提高下一代能源发电厂的效率是非常有效的。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Quantum Chemical Molecular Dynamics Study of Chemical Reaction Dynamics on Ni-base Alloy Surfaces in Gas-cooled Reactors
气冷堆镍基合金表面化学反应动力学的量子化学分子动力学研究
High-Temperature Damages of Ni-Base Superalloy Caused by the Change of Nanotexture Due to Strain-Induced Anisotropic Diffusion
应变诱导各向异性扩散纳米织构变化引起的镍基高温合金高温损伤
異相界面近傍の応力起因異方原子拡散に基づくNi基超合金微視組織構造の破壊
基于异相界面附近应力诱导各向异性原子扩散的镍基高温合金显微组织破坏
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    佐々木大和;鈴木研;三浦英生
  • 通讯作者:
    三浦英生
Stress-induced anisotropic diffusion of component elements in the stacked thin-film multi-layer structures
堆叠薄膜多层结构中组成元素的应力诱导各向异性扩散
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tomohiro Sano;Naokazu Murata;Ken Suzuki;and Hideo Miura
  • 通讯作者:
    and Hideo Miura
ナノ・マイクロスケールの材料力学と強度信頼性
纳米/微米材料力学和强度可靠性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Guizani M.;Dhahbi M.;N.Funamizu;T.Yamashita;三浦英生
  • 通讯作者:
    三浦英生
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  • 通讯作者:
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