氮对奥氏体不锈钢中团簇结构影响的计算机模拟研究

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1、ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉＳＳ士室位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ氮对奥氏体不诱钢中团儀结构影响的计算机模拟研究材料连接技术学禾斗专业‘作者姓名‘—ｉＬ＿Ｘ皇－复指导教师＿乂：２０１５年６月９日答辩日期——１■ＳＪｊ．ｉ硕士学位论文氮对奧氏体不绣钢中团藤结构影响的计算机模拟研究ＡＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎｏｎｔｈｅＣｌｕｓｔｅｒｓｉ

2、ｎＡｕｓｔｅｎｉｔｉｃＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ作者姓名：殷超学科、专业：材料连接技术学号：２１２０５０５４指导教师：叶飞－完成日期－２７：２０１５０４大连理工大学ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ丁ｅｅｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下逬行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明弓丨用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对

3、本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：氮对奥氏体不钱钢中团藤结构影响的计算机模拟研究作者签名：超日期：４年ｎ月日胃大连理工大学硕士学位论文摘要经过渗氮处理，特别是低温等离子渗氮处理后的奥氏体不绣钢具有良好的综合力学性能与耐腐烛抗氧化性能，在核工程的结构材料领域有着广阔的应用前景。在奥氏体不绣钢中一，各种元素之间相互作用，经常会形成短程有序的团簇结构。氮作为种重要的合金元素，通过对原子间相互作用的影响，会对奥氏体不诱钢中的团族形成及其结构规律

4、产生影响。然而，目前对其原子尺度结构的理解相对薄弱，制约了渗氮奥氏体不锈钢在核主粟关键材料上的应用。本论文釆用计算机模拟的方法，利用２ＮＮＭＥＡＭ势函数，分别研究了奥氏体不绣－Ｆｅ中空位团簇的长大规律钢中合金元素的含氮短程有序团蔟的结构特征、ＦＣＣ、以及Ｎ对空位团簇的影响规律。首先，本课题通过拟合形成捨、晶格常数以及体积模量等实－－Ｎ、Ｃ－验数据，获得了ＦｅＮｉ、ＮｉｒＮ二元合金系统的２ＮＮＭＥＡＭ的势参量，进而得出－－－－－－了ＦｅＮｉＮ、ＦｅＣｒＮ三元系统的势参量以及Ｆｅ－ＣｒＮｉＮ四元合金系统的２ＮＮＭＥＡＭ势一参量，这为

5、本课题乃至将来研究含氮奥氏体不锈钢提供了个新的途径。其次，在Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎ－ｉＮ势参量的基础上研宄发现，Ｎ原子在奥氏体不锈钢中的晶格中存在于八面体间隙位置，且彼此相互排斥，无法形成稳定的团簇结构，而Ｃｒ、Ｎｉ合金元素对Ｎ原子有束缚作用，使Ｎ原子团簇可以稳定存在于Ｃｒ或Ｎｉ原子周围，形成局部过饱和的短程有序结构。再次，，从能量角度考察了奥氏体不锈钢中的ＦｅＣｒＮｉＮ八面体团簇发现（，，）６除了ＦｅｏＣｒｆｉＮｉｏＮ团族结构，其它结构都可以稳定存在，且ＦｅｓＣｎＮｉｏＮ和ＦｅｓＣｒｏＮｉｉＮ结构中Ｎ原子的形成能最低－。另外，通过研究ＦＣＣＦｅ

6、中最稳定空位团续结构的组合规律，得出了空位团族最稳定演化方式的两条规则，分别是以三空位塌陷形成的层错四面体为基本结构单元长大，以及每个结构单元的Ｘ、ｙ、Ｚ方向的最近邻位置上不能同时出现相一同的结构单元，并且提出了种层错四面体的形成机制，即空位团簇在１１１晶面长大｛｝形成等边三角形的层错时，层错上方密排面发生级联塌陷形成层错。最后，通过研宄氮－对空位团族长大的影响规律，且，发现空位与Ｎ原子相互吸引，容易形成空位氮团簇间隙Ｎ原子围绕空位团簇排布，大量Ｎ原子的存在使团族稳定性下降，并且提出了氮一抑制空位团簇长大机制，，即空位团簇周围大量Ｎ原子

7、形成屏蔽层方面可以使空位团一一族被钉住，，，而无法完成迁移使其进步的演化受到阻碍；另方面由于Ｎ原子之间的排斥作用，Ｎ屏蔽层之间互相排斥，导致空位团簇无法完成偏聚。这些计算结果将为一步阐明含氮奥氏体不锈钢中原子尺度结构提供依据进。关键词：奧氏体不绣钢；短程有序结构；团族小氮对奥氏体不锈钢中团簇结构影响的计算机模拟研究ＡＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎｏｎｔｈｅＣｌｕｓｔｅｒｓｉｎＡｕｓｔｅｎｉｔｉｃＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＡｂｓｔｒａｃｔＴｈ

8、ｅａｕｓ