碳化钨和碳化钛高温力学性能的计算研究

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luzb2009
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碳化钨和碳化钛是两种重要的高温结构陶瓷材料,具有优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、轨道交通和机械加工领域。随着工业的高速发展,对高温结构陶瓷材料的力学性能提出了更高的要求。然而,随温度的提高,碳化钨和碳化钛的硬度下降很快,制约了它们在更高温度条件下的应用。针对上述问题,本文通过结合位错理论和第一性原理计算,对碳化钨和碳化钛的高温弹性和高温塑性进行了系统的研究。主要内容如下:(1)通过分析高温下碳化钨和碳化钛的弹性系数、弹性模量及其各向异性,发现弹性及其模量各向异性越高,其相对应的机械性能的温度软化率越高。(2)通过分析不同温度、不同加载方向作用下碳化钨和碳化钛的屈服强度,发现温度和加载方向都会影响位错激活的类型,进而导致碳化钨和碳化钛屈服强度的各向异性,从而导致碳化钨和碳化钛更低的高温硬度。(3)通过分析杨氏模量各向异性、剪切模量各向异性以及弹性各向异性与碳化钨和碳化钛屈服强度各向异性的关系,发现剪切模量各向异性也会导致碳化钨和碳化钛更低的高温硬度。通过理解和建立材料微观结构与其力学性能的关联,我们发现降低材料的弹性各向异性是提高材料力学性能的基础。我们的研究结果为提高碳化钨和碳化钛的高温硬度提供了思路,为研究过渡金属碳化物的高温机械性能提供了重要参考。
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