不同晶格错配度下杂质和合金元素对含Ni/Ni3Al界面体系脆性的影响的第一原理分子动力学研究

高温合金中的氢脆问题已研究了多年，也据此改进了处理工艺，但氢脆的本质仍存在着争议。近年来对高温合金的力学性能的影响的理论研究多为第一原理计算研究H、B等杂质或Zr等合金元素对Ni/Ni3Al相界的劈裂功的影响。而我们用第一原理计算研究错配度的影响时发现不同错配度下杂质或合金元素的会有不同占位倾向。本项目拟采用第一原理分子动力学方法研究不同晶格错配度和不同温度下杂质（C、O、P和S等）和合金元素（Be、Re、Ru和Cr等）在Ni/Ni3Al体系中的占位行为、它们对H的占位行为的影响以及对应的体系力学性能的变化，以期揭示Ni-Ni3Al合金体系氢脆的本质，为新型抗氢脆Ni-Ni3Al合金的研制提供理论依据。

高温合金中的氢脆问题已研究了多年，但氢脆的本质仍存在着争议。近年来对高温合金的力学性能的理论研究多针对H、B等杂质或Zr等合金元素对Ni/Ni3Al相界上的劈裂功2Yint的影响,忽略了杂质或者合金元素偏聚到Ni相或者Ni3Al相中的可能性。通过构建2个包含Ni相、Ni/Ni3Al相界和Ni3Al相的团簇模型，我们使用第一原理研究了不同错配度下杂质（C、N、O、P、S）或合金元素（Be、Re、Ru、Cr、Hf）在这三相之间的偏聚倾向（相倾向）及其它们对体系性能的影响。研究结果表明Ni和Ni3Al相共存时错配度会影响杂质（C、N、O、P、S）或合金元素（Be、Re、Ru、Cr、Hf）在Ni相、Ni/Ni3Al相界和Ni3Al相之间的占位倾向，进而影响H的占位行为。我们通过自定义的一个可用来衡量Griffith界面劈裂功的简化参数2Yint/E进行了体系延展性分析，发现2Yint/E在不同的亚原子点阵（Ni亚原子点阵或Al亚原子点阵）对错配度有不同的响应模式，解释了为什么Ni基合金和Ni3Al基合金有不同的延展性；而Hf或Zr的加入，会改变Al亚原子点阵上的2Yint/E对错配度的响应模式，使得它和Ni亚原子点阵上的响应模式一致，从而降低了Ni/Ni3Al体系力学性能的各项异性，进而增加了体系的延展性，为提高Ni/Ni3Al体系的延展性的合金化研究提供了一个参考。