钼材料杂质元素晶界偏聚的研究进展

钼属于体心立方结构的过渡族金属,在室温附近易发生脆性破坏,其室温脆性包括由过渡族金属元素核外电子排布决定的本征低温脆性和晶界脆性,晶界脆性与杂质元素在晶界处的偏聚紧密相关.本文开篇简述了钼材料发生脆性行为的内在机制,在此基础上,结合第一性原理计算和三维原子探针层析技术论述了C,O,H,N,B等间隙杂质及Re,Zr,Hf等典型金属杂质元素在钼材料晶界处偏聚的状态及其对材料宏观性能的影响:总结了间隙元素与钼晶界原子的键合特性以及对晶界强度的影响规律,重点关注了O,N元素对钼晶界结合力的弱化,和微量C,B元素对晶界结合力的强化以及对O的消耗;探讨了金属掺杂化学在钼材料晶界偏聚中的作用以及塑性特性与掺杂金属的键合电子数的密切联系,整理了Re元素的显著作用以及σ相的析出机制,和微量Zr,Hf元素的弱本征脆化以及对O和N的消耗.归纳了典型间隙元素在钼材料变形态和再结晶后的晶界偏聚规律,最后对以杂质元素晶界偏聚的角度来改善钼材料脆性断裂进行了展望.