γ-TiA1合金室温脆性的研究
批准号:
51471082
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
付宏志
依托单位:
学科分类:
E0101.金属材料设计、计算与表征
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
姚丽萍、杨海峰、张相辉、杨茂、彭枫、刘世江、朱琳婕、韩礼刚、宁宁
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中文摘要
本项目拟以轻金属的典型代表γ-TiAl为研究对象,采用密度泛函理论和分子动力学模拟技术,在充分研究晶体的可能滑移系未驰豫和弛豫的整体堆垛层错能曲线详细数据的基础上,深入研究γ-TiAl的位错运动和形变的动力学特征;探索叠加在金属键中的极性共价键的强度及其对派纳力各向异性的影响,研究金属键中的极性共价键与晶体的各向异性之间的物理关联;综合运用固体声场理论、弹性理论和张量理论,建立矢量场框架下在各向异性晶体中声子的传输与聚焦的数学物理模型和理论处理方法。本课题研究成果将揭示γ-TiAl的室温脆性的机理,为今后其它轻金属合金室温脆性以及位错研究中存在的类似问题的解决提供理论参考。
英文摘要
The research will investigate the dynamic characteristics of γ-TiAl dislocation and deformation, using density functional theory and molecular dynamics simulation technology together with the stacking fault energy data of slip system relaxation or non-relaxation. Furthermore, we investigate the strength of polar covalent bonds in the metallic bonding, and the influence on anisotropy of P?N Stress. In order to find the mathematical physical model and theoretical methods of phonon transmission and phonon focus in anisotropic crystals, we use the theories of solid sound field theory, elastic theory, and the theory of tensor. This research will uncover the mechanism in the light metal alloy at room temperature brittleness, and provide the theoretical reference in similar problems.
晶体的各向异性和脆性在轻金属合金等功能材料中普遍存在,国内外对这类问题的研究很重视,主要集中在TiAl、AlLi和NiAl为典型代表的结构材料中。 首先,我们把连续弹性介质的张量理论和邦德(W.L.Bond)矩阵方法相结合,已经完成了各向异性的理论推导和数值模拟,系统研究了固体物理和材料物理以及工程力学所关心的晶体各向异性的三维和二维空间表征,获得了一系列成果。同时,我们课题组提出了两单位向量垂直法,有效地解决了工程上所关心的晶体的弹性和形变性质以及各向异性;其次,基于固体声场和波动理论以及各向异性晶体声子的传输张量的Christoffel方程,得到了实对称矩阵相异特征根所对应的特征矩阵值和特征向量,系统研究了声子慢度与声子能流的三维空间的拓扑结构,并利用微分几何理论对格波慢度三维空间进行了分区,依据高斯曲率的正负分别对应格波声子的聚焦与发散,得到了实对称矩阵相异特征根和特征向量对晶体的声子传输和声子聚焦的影响。最后,依据声子态密度和统计理论,通过准纵波和准横波的色散关系的求解,详细研究了晶体声子在晶体坐标系和倒空间中三维的拓扑结构空间,得到了声子图像从准纵波的三明治+锥形结构到准慢横波的方形口漏斗+锥形结构,最后到准快横波的星型对角结构的转变;在充分研究TiAl晶体3D弹性性质的基础上,基于Paugh判据,详细对比研究了TiAl晶体脆性和各向异性的拓扑空间,得到了TiAl晶体脆性主要沿各向异性的极值方向。. 总之,我们从原子、声子、慢度等微观角度以及晶体的格波、各向异性、晶体脆性等宏观角度系统阐明了晶体的各向异性对声子输运以及声子聚焦和声子统计的影响,发现了各向异性不仅对它们的弹性性质和脆性起到调节作用,更重要的是声子聚焦、声子输运、声子统计以及脆性都沿着晶体各向异性的极值方向。这为晶体的无损探伤和脆性改良提供了可靠的理论和技术支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Elastic anisotropy and phonon focusing for tetragonal crystals
四方晶体的弹性各向异性和声子聚焦
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Computational Materials Science
影响因子:3.3
作者:Ping-Ying Tang
通讯作者:Ping-Ying Tang
Luminescent properties of Eu-doped magnetic
Eu掺杂磁性材料的发光特性
DOI:--
发表时间:2018
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Hong Jia;Hongzhi Fu
通讯作者:Hongzhi Fu
Theoretical investigations on the elastic wave propagation and phonon focusing in AlLi crystal
AlLi晶体中弹性波传播和声子聚焦的理论研究
DOI:10.1016/j.matchemphys.2014.12.006
发表时间:2015-02
期刊:Mater. Chem. Phys
影响因子:--
作者:Hongzhi Fu1;Liping Yao1;Juan Fu2;Zhufeng Hou
通讯作者:Zhufeng Hou
Quantum chaos and statistical properties of energy levels for atom in parallel electric and magnetic fields
平行电场和磁场中原子能级的量子混沌和统计特性
DOI:10.1142/s0217984915502486
发表时间:2015-12
期刊:Modern Physics Letters B
影响因子:1.9
作者:Hai-Feng Yang;Yong-Gang Tan;Zhong-Li Liu;付宏志
通讯作者:付宏志
DOI:10.5539/jmsr.v4n2p1
发表时间:2014-12
期刊:Journal of Materials Science Research
影响因子:--
作者:L. Yao;H. Fu;J. Fu
通讯作者:L. Yao;H. Fu;J. Fu
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