1、由于具有獨(dú)特的兩相微結(jié)構(gòu)，鎳基單晶高溫合金在高溫下顯示出優(yōu)異的力學(xué)性能，因而被廣泛應(yīng)用于航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電等要求材料在高溫下具有高強(qiáng)度及良好抗蠕變性能的重要領(lǐng)域。研究鎳基高溫合金的力學(xué)行為及其細(xì)觀機(jī)理，建立其宏觀變形行為與細(xì)觀變形機(jī)制之間的跨尺度關(guān)聯(lián)，是建立基于細(xì)觀物理機(jī)制塑性本構(gòu)理論的重要基礎(chǔ)，因此具有重要的理論意義和潛在的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　為了在細(xì)觀尺度上揭示鎳基單晶高溫合金塑性行為的內(nèi)在物理機(jī)制，針對(duì)其獨(dú)特的兩相微結(jié)構(gòu)

2、和復(fù)雜的位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)機(jī)制，本文擴(kuò)展了已有的三維離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)（3D-DDD）基本框架，并發(fā)展了相應(yīng)的算法和計(jì)算程序。通過計(jì)算模擬并同已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了本文模型和算法的合理性，并深入研究了鎳基單晶高溫合金塑性及蠕變行為背后復(fù)雜的三維離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)機(jī)制。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新性研究工作有：
　?。?）考慮到鎳基單晶高溫合金中基體相（γ相）中位錯(cuò)進(jìn)入并切割沉淀相（γ'相）時(shí)有“反相疇界（APB）分解”及“超晶內(nèi)稟堆垛層錯(cuò)（SISF）分解”

3、兩種方式，并且高溫下前者占優(yōu)而低溫下后者占優(yōu)，為了模擬更寬溫度范圍內(nèi)鎳基單晶高溫合金中基體相（γ相）位錯(cuò)進(jìn)入并切割沉淀相（γ'相）的過程及其物理機(jī)制，本文基于一個(gè)描述 APB分解機(jī)制向 SISF分解機(jī)制轉(zhuǎn)化的能量準(zhǔn)則，發(fā)展了相應(yīng)的三維離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)（3D-DDD）算法。計(jì)算模擬結(jié)果表明，本文擴(kuò)展提出的3D-DDD模型及其算法不僅能夠成功地模擬鎳基單晶高溫合金中基體相位錯(cuò)切割沉淀相時(shí)在一定條件下由 APB分解機(jī)制向 SISF分解機(jī)制的轉(zhuǎn)化

4、，而且能更合理地預(yù)測(cè)鎳基單晶高溫合金在不同溫度（如293K和873K）下的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。
　?。?）由于獨(dú)特的兩相微結(jié)構(gòu)，鎳基單晶高溫合金表現(xiàn)出一系列反常的力學(xué)行為，例如，其屈服強(qiáng)度在低中溫區(qū)隨溫度的升高不降反升以及拉-壓強(qiáng)度不對(duì)稱等。為了模擬鎳基高溫合金的一系列反常力學(xué)性能，基于描述沉淀相中螺型位錯(cuò)交滑移的概率模型、Kear-Wilsdolf（K-W）鎖模型、K-W鎖解鎖與立方滑移系開動(dòng)相互競(jìng)爭模型，本文發(fā)展了相應(yīng)的三維離散位

5、錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模型及其算法。一系列的計(jì)算模擬表明：本文模型及算法不僅能合理地模擬鎳基單晶高溫合金“屈服強(qiáng)度隨溫度升高反常上升”以及“拉-壓不對(duì)稱”等反常行為，還能模擬在高溫區(qū)其屈服強(qiáng)度“隨溫度升高正常降低”行為。此外，通過對(duì)鎳基單晶高溫合金循環(huán)塑性變形行為的計(jì)算模擬，結(jié)果表明：γ'沉淀相中的K-W鎖機(jī)制與鎳基高溫合金的包辛格效應(yīng)及循環(huán)軟化行為有著緊密聯(lián)系。
　　（3）除基體位錯(cuò)切割γ'沉淀相外，基體位錯(cuò)沿γ基體/γ'沉淀相界面的攀移也是

6、鎳基單晶高溫合金容納塑性和蠕變變形的重要機(jī)制。為了揭示鎳基單晶高溫合金在高溫下的初期蠕變及塑性行為的位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)機(jī)制，基于空位擴(kuò)散理論的位錯(cuò)攀移模型，本文擴(kuò)展了現(xiàn)有三維離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)方法，發(fā)展了能夠同時(shí)模擬位錯(cuò)攀移和滑移的三維離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)耦合模型和算法。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了：①位錯(cuò)攀移速度影響因素（如溫度、外加應(yīng)力和空位過飽和濃度）和高溫合金的兩相微結(jié)構(gòu)尺寸（如沉淀相大小、基體相寬度）等對(duì)鎳基單晶高溫合金初期蠕變行為的影響；②位錯(cuò)攀移