Cu、Nb对Sanicro 25钢结构稳定性及力学性能影响的第一性原理研究

摘要

奥氏体耐热钢Sanicro 25由于其优异的结构稳定性和高温力学性能,有望用于630-650°C等级超超临界电站锅炉的关键材料如过热器和再热器中.Sanicro 25钢合金元素种类多,含量高,合金元素对其结构稳定性和力学性能的影响复杂,难以从实验过程直观分析,因此根据Sanicro 25钢的主要化学成分,以Fe-Cr-Ni体系为基础,利用第一性原理计算方法分析了以沉淀硬化作用为主的元素Cu、Nb对Sanicro 25钢结构稳定性、热力学稳定性和力学性能的影响.形成能、结合能、吉布斯自由能计算结果表明在Sanicro25钢中加入Cu、Nb后仍具有较好的结构稳定性,且在630-650°C使用温度下结构稳定性更好.通过分析弹性模量,发现Cu、Nb会降低Sanicro 25钢的强度、抗压缩能力、抗剪切应变能力和刚度.泊松比、B/G和派纳力计算结果表明Cu会降低Sanicro 25钢的塑性和延展性,而Nb会提高Sanicro 25钢的塑性和延展性.