[发明专利]一种评价含复合点缺陷镍基合金变形能力的方法

摘要

本发明是一种评价含复合点缺陷镍基合金变形能力的方法，这种方法考虑了空位及溶质原子对镍基合金广义层错能的共同影响，充分考虑超晶胞模型的建立，通过广义层错能的计算来评价含复合点缺陷镍基合金的变形能力，该方法包括以下步骤：第一步，确定空位和溶质原子在镍基合金中最稳定的相对位置；第二步，建立用于计算镍基合金广义层错能的超晶胞模型；第三步，计算含空位和溶质原子的镍基合金的广义层错能；第四步，根据广义层错能评价其塑性变形行为。本发明在建立模型时充分考虑了能够影响结构模型的重要参数包括真空层厚度、原子层数和弛豫制度，有效防止了广义层错能计算过程中由于结构模型的不合理而导致的计算结果偏差，同时提高计算效率，减小计算成本。

主权项

1.一种评价含复合点缺陷镍基合金变形能力的方法，将空位和溶质原子作为复合点缺陷，计算两者的复合作用对广义层错能的影响，评价镍基合金变形行为，该方法具体包括以下步骤：第一步，确定空位和溶质原子在镍基合金中最稳定的相对位置；第二步，建立用于计算镍基合金广义层错能的超晶胞模型；第三步，计算含空位和溶质原子的镍基合金的广义层错能；第四步，根据广义层错能评价其塑性变形行为；其中，在所述第一步中，由晶体中空位‑溶质原子不等价的相对位置建立不同的超晶胞体模型体系，分别计算不同超晶胞模型体系的形成能，形成能越低，则体系越容易形成，由此确定空位‑溶质原子最佳的相对位置，镍基合金体系的形成能通过以下公式进行计算：E_f＝E(Ni_xSo_yVa_z)‑xE(Ni)‑yE(So)其中，E(Ni_xSo_yVa_z)表示所建立含y个溶质原子以及z个空位的Ni_xSo_yVa_z体系总能，E(Ni)、E(So)分别表示镍原子和合金化溶质原子在其稳态体相材料中的单位原子能量；在所述第二步中，用于广义层错能计算的超晶胞模型采用板状模型，该模型通过切割不全位错滑移面(111)面，并在滑移面法线方向[111]上加入真空层形成多层结构模型，模型中的真空层厚度、原子层数以及原子弛豫制度需通过测试确定，其中弛豫制度包括原子允许的弛豫方向以及真空层附近固定的原子层数；在所述第三步中，根据第一步确定的空位‑溶质原子最稳定的相对位置，相应地在第二步所构建模型中的层错面上置换初始溶剂原子，从而获得包含空位‑溶质原子的超晶胞模型，并计算其广义层错能，广义层错能为两个相邻原子面在沿特定方向相对滑移一定矢量并产生层错时所导致的体系单位面积能量变化，其计算公式如下：其中，为滑移矢量为时的超晶胞总能量，E_perfect为完美结构时的超晶胞总能量，即滑移矢量为0时的超晶胞总能量，根据滑移不同矢量大小，获得广义层错能曲线。