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Inconel 718合金是时效强化型镍铁铬基高温合金,由于其具有良好的高温抗氧化性、耐蚀性以及热稳定性等高温性能,被广泛应用于航空航天、石油化工以及核能等领域。但是,Inconel 718合金在铸造、焊接、激光熔覆过程中会发生Nb偏析,严重的Nb偏析会促进合金中形成大量的Laves相,Laves相属于硬脆相,会大大降低合金的性能及后续均匀化热处理难度。基于此,本文采用第一性原理计算和实验研究相结合的方法分析了Cu和Co对Inconel 718合金Nb元素偏析以及Laves相稳定性的影响。对比掺杂前后合金的结构性质、弹性性质以及电子性质的变化,从微观层面揭示了Cu和Co对Inconel 718合金Nb偏析及Laves相的影响机理;并采用XRD、SEM对试验合金铸态组织、Laves相形貌等进行了研究,检测了掺杂前后合金熔点、硬度以及Laves相初熔温度。得到以下结果:1.成功构建了Ni-Fe-Cr-Nb固溶体体系模型,第一性原理计算表明,Cu和Co元素皆能成功掺杂进Inconel 718合金基体中,形成稳定的晶体结构,但是,由于掺杂元素的原子半径、原子间相互作用等差异,导致掺杂体系发生了晶格畸变。Cu掺杂之后体系的形成热绝对值与结合能绝对值均减小,说明Cu元素掺杂之后降低了体系的稳定性;而Co掺杂之后体系的结合能绝对值增大,表明Co提高了Ni-Fe-Cr-Nb体系的稳定性。态密度计算结果显示,Cu和Co元素掺杂之后,掺杂元素与其他原子之间价电子发生了杂化,Cu掺杂造成费米能级处态密度值增大,而Co降低了费米能级处态密度值,揭示了掺杂后体系稳定性变化的原因。电荷密度图表明了原子之间相互作用的变化,Cu和Co元素掺杂之后导致Nb原子与其周围原子键合强度降低,揭示了Cu和Co促进Nb偏析的本质。2.第一性原理计算表明,Cu和Co原子的掺杂均会造成Laves相的晶格产生畸变。掺杂后体系稳定性下降。Cu 3d,Fe 3d以及少量的Nb 4d、Cu 4s轨道价电子在费米能级处重叠杂化,Cu原子与紧邻原子之间键合强度低是Cu原子降低Laves相稳定性的根本原因;Co掺杂后Fe 3d、Nb 4d以及Co 3d轨道价电子杂化造成了费米能级处态密度值增大,降低了系统的稳定性。弹性性质计算表明,各掺杂体系均具有力学稳定性,Cu掺杂后体系硬度增大,掺杂Fe原子位置体系的延性降低,掺杂Nb原子的位置体系的延性提高;Co原子掺杂Fe位置后体系的硬度增加,掺杂Nb位置,硬度降低;掺杂前后体系均具有延性,但掺杂后延性呈降低趋势。3.实验结果表明Cu和Co元素掺杂均会造成Inconel 718合金基体中Nb元素的偏析,促进Laves相形成;Cu元素的掺杂会降低Laves相的初熔温度与合金熔点,而Co元素的掺杂对Laves相的初熔温度影响不明显,合金的熔点略有提高。