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基于固溶体短程序结构的团簇式合金成分设计方法
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG146.21[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室,大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51131002);辽宁省自然科学基金(批准号:2015020202);国际科技合作计划(批准号:2015DFR60370);中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:DUT16ZD212);国家重点研发计划(批准号:2016YFB0701200)资助的课题
中文摘要:

合金成分设计对于研发高性能复杂合金材料至关重要,是实现新材料研发由经验指导实验的传统模式向理论预测、实验验证的新模式转变的关键环节.总结了合金研发中常用设计方法的应用领域及存在的局限性,包括Hume-Rothery规则、电子理论、当量法、计算机模拟等.详细介绍了我们提出的基于固溶体局域短程序结构的团簇成分式设计方法.该方法建立在团簇加连接原子稳定固溶体结构模型基础上,其在不同复杂合金体系中的成功应用表明了该方法的普适性,为多元复杂合金成分设计提供了一种简单、精确的途径.

英文摘要:

The composition design is of importance for developing high-performance complex alloys and is also the primary step to realize a new mode for material development via theoretical prediction and experimental verification,in comparison with the traditional experience-oriented experiments.Traditional alloy design approaches,including Hume-Rothery rule,electron theories,equivalent method,computer simulation,etc.,are first reviewed from the viewpoints of their theoretical basis and applicability to limitations.Almost all the traditional alloys are based on solid solution structures,in which the typical characteristic is the chemical short-range order(CSRO) of the solute distribution.We propose a cluster-plus-glueatom model for stable solid solutions in light of CSRO.A cluster-formula composition design approach is presented for developing the multi-component high-performance alloys.The cluster-plus-glue-atom model classifies the solid solution structure into two parts,i.e.,the cluster part and the glue atom part,where the clusters are centered by solute atoms,showing the strong interactions of clusters with the solvent base and the weak interactions of clusters with solute atoms.The clusters are the nearest-neighbor polyhedrons,being cuboctahedron with a coordination number of 12(CN12) in FCC structure and rhombic dodecahedron with a CN14 in BCC structure,respectively.Then a uniform cluster-formula of[CN12/14 cluster](glue atom)x is achieved from the cluster model.Its wide applications in different multi-component alloy systems confirm its universality as a simple and accurate tool for multiple-component complex alloy composition design.Such alloy systems include corrosion-resistant Cu alloys,high-performance Ni-base superalloys,high-strength maraging stainless steels,Ti/Zr alloys with low Young’s modulus,high-entropy alloys,amorphous metallic glasses,quasicrystals,etc..The specific alloy design steps are incarnated in the β-Ti alloys with low Young’s modulus.Firstly,the necessary alloying elements ar

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876