鎳基高溫合金中S元素對基體與熱障涂層界面穩(wěn)定性的影響

編號：CYYJ043414

篇名：鎳基高溫合金中S元素對基體與熱障涂層界面穩(wěn)定性的影響

作者：王京京 姚志浩 張鵬 趙杰 張邁 王蕾 董建新 陳迎

關(guān)鍵詞： 鎳基高溫合金 S元素 界面體系 電子結(jié)構(gòu) 第一性原理計(jì)算

機(jī)構(gòu)： 北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 北京科技大學(xué)物理系 Fracture and Reliability Research Institute

摘要： 鎳基高溫合金中的S元素會對合金性能產(chǎn)生負(fù)面影響,在服役過程中含S體系的界面處會發(fā)生氧化膜剝落等現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致合金發(fā)生失效。本工作利用第一性原理計(jì)算,圍繞S元素在鎳基高溫合金及其涂層的偏聚現(xiàn)象,研究了S元素對合金及NiAl涂層的影響機(jī)制。分析了Ni3Al/NiAl、NiAl/Al2O3的純凈界面和含S元素界面2種模型的界面黏附功、偏聚能及界面電荷情況。結(jié)果表明,合金中含S元素的體系界面黏附功變小,進(jìn)而降低了界面穩(wěn)定性;S元素在各自的體系內(nèi)均有向界面偏聚的傾向。通過分析其界面電子結(jié)構(gòu)(如二次差分電荷密度、Bader電荷、局域電子密度、態(tài)密度等)的演變,發(fā)現(xiàn)S元素的存在會減弱界面附近的鍵合,進(jìn)而降低局部連接的緊密性。最后揭示了S元素對體系界面穩(wěn)定性的影響機(jī)制。