【摘 要】
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高温合金是一种能在较高温度环境下（一般在600℃以上）及较大应力条件下稳定服役工作的金属合金材料,不仅具有优异的高温力学性能、疲劳性能、断裂韧性,还具备很强的抗氧化和抗热腐蚀等性能。Re因其高熔点和抗氧化性被越来越多地添加到新一代镍基高温合金以增强其性能。但是Re的引入很容易造成σ相或者χ相等有害的TCP（Topologically Close Packed）相的析出。该相硬而脆,在拉伸应力的作用
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高温合金是一种能在较高温度环境下（一般在600℃以上）及较大应力条件下稳定服役工作的金属合金材料,不仅具有优异的高温力学性能、疲劳性能、断裂韧性,还具备很强的抗氧化和抗热腐蚀等性能。Re因其高熔点和抗氧化性被越来越多地添加到新一代镍基高温合金以增强其性能。但是Re的引入很容易造成σ相或者χ相等有害的TCP（Topologically Close Packed）相的析出。该相硬而脆,在拉伸应力的作用下,会使合金断裂。此外,TCP的析出会导致基体中的合金元素匮乏,从而降低材料的机械性能和耐腐蚀性。控制因添加大量难熔合金元素而引起TCP相的析出成为现在行业发展的重要问题。了解TCP相的稳定性,准确预测和合理控制TCP相析出是镍基高温合金设计的关键。然而,到目前为止,大多数热力学数据库的σ相和χ相的建模与参数并不统一,并且可能没有采用占位分数数据和第一性原理计算数据。这使得所建立的数据库的可靠性降低而且限制了热力学数据库与其他数据库的整合。因此,有必要利用相图计算（CALPHAD:CALculation of PHAse Diagram）结合第一性原理计算对多个体系的σ相和χ相进行统一的热力学建模。本工作的主要研究内容如下:（1）对σ相和χ相采用原子全进入的完整的亚点阵（SL）模型对Re相关体系进行完整的热力学描述,利用CALPHAD方法结合第一性原理计算,基于相平衡和热力学性质数据,评估各元素的σ相、χ相结构和其稳定结构之间的差熵,即补充熵。（2）对六个二元系Mo-Re、W-Re、Nb-Re、Ta-Re、Mn-Re、Cr-Re和三个三元系Ni-Mo-Re、Ni-Cr-Re、Cr-Mo-Re及其子二元系进行热力学建模及热力学参数评估。大多数体系的占位分数得到了很好的重现。首次对Ni-Mo-Re体系中σ相的混溶间隙进行热力学描述。（3）采用σ相的简化模型对以上所有体系进行热力学优化,以便减少外推至高元系时所需计算的端际组元数量。
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