韧性稀土金属间化合物的制备、力学性能与电子结构研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zglcharmer134
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具有化学计量比的金属间化合物由于它们的化学、物理、电学和磁学性能优于普通金属,另外金属间化合物原子间结合力强、熔点高,高温下仍能保持较高的强度,同时具有良好的抗蠕变和抗氧化能力,是极具潜力的新型高温结构材料,所以受到人们的青睐,但是很少实际应用被实现,因为它们在室温下很脆。本论文研究的是一类完全有序,在室温下有很高韧性具有化学计量比的二元稀土金属间化合物(RM)。人们通常采用特殊条件,比如偏离化学计量比、亚稳无序结构或掺杂来使金属间化合物在室温下达到一定的塑性,而在这些独特的B2型稀土金属间化合物中没有采用上述任何一种方法。由于在未采取任何改善措施的情况下,RM就能在室温空气中表现出良好的韧性,因此RM不仅具有极大的应用前景,更为研究其它金属间化合物室温脆性的本质提供了新的契机。本论文研究了二元韧性稀土金属间化合物的制备、力学性能与电子结构。首先在制备过程中,利用冷坩埚感应悬浮熔炼法(CCLM)成功制备了具有化学计量比的二元韧性稀土金属间化合物,并对其进行材料表征。第二步,对所制得的试样进行压缩和拉伸力学性能测试,并对其断口进行了扫描分析,测试与分析结果表明RM在室温下具有明显的室温韧性,在相同拉伸速率下多晶DyCu的室温抗张伸展率比多晶YCu更好,多晶YCu的室温拉伸性能对拉伸速率比较敏感,而且具有反常行为。为了深入理解RM反常的室温韧性,利用基于密度泛函理论(DFT)的全势线性缀加平面波法(FP LAPW)研究了RM中具有代表性的YCu、DyCu、YAg的电子结构。对YCu和YAg采用GGA近似法,而对DyCu采用了LDA+U法,首先从总能量、形成能、电子态密度和能带结构分析出YCu的B27相在低温下比B2相更稳定,其次详细讨论了DyCu采用LDA+U法的计算结果,最后对YCu、DyCu、YAg的电子结构和弹性常数进行比较研究。论文创新性地从电子结构层面揭示了RM具有高室温韧性的机理,为其反常的室温韧性提供了可靠的依据。
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