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虽然Cr被公认为能提高Ni-Ni3Al高温合金的抗氧化性,但Cr在高温合金中的抗氧化机理仍未有定论。本文使用第一原理计算方法,通过研究不同错配度下Cr在Ni-Ni3Al合金体系中的占位行为及其对O的占位行为的影响,来初步探究Ni-Ni3Al合金体系中的Cr的抗氧化机制。结果如下:(1)对无Cr和含Cr体系的结合能以及对Cr的替换能的分析均显示,在我们所研究的(-8%,7%)错配度范围内,错配度的存在会降低Ni-Ni3A1合金体系的稳定性。(2)体系的结合能结果显示i Cr1≈i Cr2<i Cr3≈i Cr4<i Cr0,表明Cr可以稳定存在于Ni-Ni3Al合金体系中的任一区域,提高Ni-Ni3Al合金体系的稳定性,其中Ni相区域中的Cr的稳定作用最强。(3)Cr的替换能分析表明Ni相和Ni3Al相共存时Cr更倾向于偏聚到Ni相中而非Ni3Al相,这使得在Ni-Ni3Al体系中Cr进入Ni3Al相中占据Al原子点阵的几率很小;而当Cr进入Ni3A1相时,Cr则倾向于占据Ni原子点阵而非Al原子点阵。Cr的相偏聚和点阵占位行为均不受错配度的影响。(4)对无Cr时的Ni-Ni3Al体系的键序分析表明,Al原子点阵处存在比Ni相和Ni3Al相中的Ni原子点阵处小的界面劈裂功int2?/E值,而且该处的界面劈裂功对错配度的响应关系与Ni相和Ni3Al相中的Ni原子点阵处的是相反,这两项各向异性应该是Ni3Al基合金以及Ni-Ni3Al合金体系的脆性的来源和内因。(5)对含Cr的Ni-Ni3Al体系的键序分析表明,当Cr占据Al原子点阵时,一方面能增加int2?/E的值,另一方面会逆转该处的int2?/E对错配度的响应关系,从两方面降低了Ni原子点阵处与Al原子点阵处的的各向异性程度,从而表现为Cr对Ni-Ni3Al合金有致韧作用。另外,由于Cr的添加只影响其所占据位置处的int2?/E的值,而对周围位置的int2?/E影响不大,因此Cr的致韧作用是局域性的。(6)对无Cr的Ni-Ni3Al体系中的O的形成能的分析结果表明O的占位倾向不仅受成分的影响还受间隙位置的宽松程度的影响:一方面,O受成分的影响,首先偏聚到Ni区域,其次是Ni/Ni3A1相界区域,最后才是Ni3A1相区域;另一方面当Ni相被压缩到一定程度后,Ni相里的O会跑到Ni/Ni3A1相界区域或者Ni3A1相区域,表明O倾向于占据宽松的间隙位置。总而言之,O喜欢富Ni的宽松的间隙位置。(7)对含Cr的Ni-Ni3Al体系中的O的形成能的分析结果表明Cr的添加不影响O对富Ni的宽松区域的占位倾向,但Cr会降低O的杂质形成能,特别是偏聚到Ni相区域的Cr对O的杂质形成能的降低程度最大。