Cu-Ni-Sn合金中微合金元素析出相的第一性原理计算与分析
Cu-Ni-Sn合金中微合金元素析出相的第一性原理计算与分析
- 2023年第1期 页码:77-82
纸质出版日期: 2023
DOI: 10.15980/j.tzzz.2023.01.016
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利用第一性原理计算了Cu-Ni-Sn合金中微合金化元素析出相的稳定性和力学性能。结果表明,Si、Nb、V、Zr、Al、Ta、Ti等合金元素形成的Ni3M相比对应结构Ni3Sn相的形成能更低、更稳定,可先于Ni3Sn相析出,阻碍Ni3Sn的析出与长大。Sn、Zr、Ti元素只能和Cu形成部分结构相,且形成能远高于相应的Ni3M相。因此,合金元素在Cu-Ni-Sn合金时效析出的主要强化相为D022和L12结构Ni3M有序相。Si、Zr、Al、Ti与Ni形成的L12和D022有序相不仅形成能低于相应结构的Ni3Sn,而且弹性模量大于相应结构的Ni3Sn,而L12结构的Ni3Nb比同结构的Ni3Sn的弹性模量更高。因此,Si、Nb、Zr、Al、Ti等合金元素在Cu-Ni-Sn合金中可通过形成热力学和弹性力学性能更稳定的Ni3M相而实现第二相析出强化。
利用第一性原理计算了Cu-Ni-Sn合金中微合金化元素析出相的稳定性和力学性能。结果表明,Si、Nb、V、Zr、Al、Ta、Ti等合金元素形成的Ni3M相比对应结构Ni3Sn相的形成能更低、更稳定,可先于Ni3Sn相析出,阻碍Ni3Sn的析出与长大。Sn、Zr、Ti元素只能和Cu形成部分结构相,且形成能远高于相应的Ni3M相。因此,合金元素在Cu-Ni-Sn合金时效析出的主要强化相为D022和L12结构Ni3M有序相。Si、Zr、Al、Ti与Ni形成的L12和D022有序相不仅形成能低于相应结构的Ni3Sn,而且弹性模量大于相应结构的Ni3Sn,而L12结构的Ni3Nb比同结构的Ni3Sn的弹性模量更高。因此,Si、Nb、Zr、Al、Ti等合金元素在Cu-Ni-Sn合金中可通过形成热力学和弹性力学性能更稳定的Ni3M相而实现第二相析出强化。
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