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第1章 绪论1

1.1 研究背景1

1.2 抗磨钢铁材料概述3

1.2.1 抗磨钢铁材料分类3

1.2.2 强化相的种类与作用5

1.3 抗磨钢铁中强化相的研究现状及问题7

1.4 计算材料学在抗磨钢铁研究中的应用13

1.5 研究目的和意义18

1.6 主要研究内容19

第2章 实验设计及计算方法20

2.1 典型抗磨钢铁的制备20

2.1.1 铸态过共晶高铬铸铁20

2.1.2 高速钢及其热处理20

2.1.3 纯强化相的萃取方法21

2.2 结构表征与性能测试22

2.2.1 强化相的化学组成与配比22

2.2.2 强化相的晶体结构表征22

2.2.3 单晶衍射与结构解析23

2.2.4 纳米压痕分析力学性质23

2.2.5 其他分析表征手段25

2.3 理论计算方法25

2.3.1 电子结构与成键分析25

2.3.2 结合能和形成焓26

2.3.3 力学性质及各向异性27

2.3.4 准谐近似30

2.3.5 准静态近似32

2.3.6 热导率及各向异性33

2.3.7 Bloch-Grüneisen近似34

2.3.8 相图计算34

第3章 抗磨钢铁中典型强化相的结构确定36

3.1 过共晶高铬铸铁中的强化相36

3.1.1 强化相的组成与形貌36

3.1.2 强化相晶体结构的实验表征37

3.2 钨钼系高速钢中的强化相40

3.2.1 W6高速钢中强化相的晶体结构与化学组成40

3.2.2 W18高速钢中强化相的晶体结构与化学组成44

3.3 本章小结48

第4章 Fe-C相的结构与性能优化49

4.1 计算方法与参数50

4.2 结构特征与晶胞参数50

4.3 热力学稳定性53

4.4 电子结构分析55

4.5 力学性质及各向异性59

4.6 热学性质68

4.6.1 热膨胀72

4.6.2 热容74

4.6.3 热导率76

4.6.4 电导率77

4.7 本章小结79

第5章 合金化对高铬铸铁中M7C3相性能的影响80

5.1 计算方法与参数80

5.2 o-M7C3型碳化物80

5.2.1 合金化对弹性模量与硬度的影响81

5.2.2 热膨胀系数的各向异性83

5.2.3 合金化对高温力学稳定性的影响84

5.2.4 热导率的各向异性86

5.2.5 电子结构特征89

5.3 h-M7C3型碳化物90

5.3.1 晶胞参数与原子构型91

5.3.2 电子结构分析94

5.3.3 合金化对力学各向异性的影响96

5.3.4 多元合金化对热学性质的影响102

5.3.5 Cr含量对h-（Fe，Cr）7C3力学各向异性的影响107

5.4 本章小结108

第6章 钨钼系高速钢中典型强化相的结构与性能110

6.1 计算方法与参数110

6.2 含有序碳空位的V-C二元相110

6.2.1 晶体结构与稳定性111

6.2.2 电子结构特征114

6.2.3 碳空位对力学性质的影响115

6.2.4 碳空位对热学性质的影响123

6.2.5 碳空位对电学性质的影响128

6.3 三元（Fe，M）6C（M＝W/Mo）相的结构与性质129

6.3.1 晶胞参数与原子构型129

6.3.2 高温力学性质131

6.3.3 热膨胀系数134

6.4 四元（Fe，W，Mo）6C型固溶体相的结构与性质135

6.4.1 晶体结构与参数135

6.4.2 化学键布居数分析137

6.4.3 力学性质优化139

6.5 本章小结142

第7章 实验验证抗磨钢铁中强化相的性质143

7.1 钨对过共晶高铬铸铁初生碳化物韧性的影响143

7.2 过共晶高铬铸铁初生碳化物力学各向异性146

7.3 纳米压痕研究高速钢中M6C相的力学性质149

7.4 本章小结151

第8章 结论153

参考文献155

附录 相关图表164