Al-Cu-Mg-Si合金的熱力學性質(zhì)及界面的第一性原理研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、Al基輕合金在汽車、航空、包裝等行業(yè)得到了大規(guī)模的應用,Al基合金的輕量化對提高燃料效率非常重要,而且具有重大的戰(zhàn)略意義和很高的經(jīng)濟效益。作為“Al-Mg-Si合金亞穩(wěn)相晶體結構和熱力學性質(zhì)的原子尺度模擬”研究項目的一部分,本論文采用第一性原理計算方法系統(tǒng)地研究了Al-Mg-Si-(Cu)合金中關鍵亞穩(wěn)相在有限溫度下的熱力學性質(zhì)及相關界面性質(zhì),以期對相關材料的性能及設計提供理論依據(jù)。本工作的主要研究結果如下:
   (1)通過考

2、慮晶格振動,熱電子激發(fā)等因素,在準諧近似下采用第一性原理聲子計算系統(tǒng)地研究了β"相在含Al和不含Al時的相關熱力學性質(zhì),彈性力學性質(zhì),電荷密度性質(zhì)以及原子之間的鍵合強度。研究發(fā)現(xiàn),Al可以替代β"相中的Si,即β"相中含Al。
   (2)通過考慮晶格振動,熱電子激發(fā)等因素,在準諧近似下采用第一性原理計算方法系統(tǒng)地研究Al-Mg-Si合金中關鍵亞溫相的有限溫度下的熱力學性質(zhì)。通過比較各個相的有限溫度下的熱力學性質(zhì),發(fā)現(xiàn)這些亞穩(wěn)相

3、的能量相對高低和Al-Mg-Si合金的時效析出強化序列是一致的。這對采用CALPHAD方法構建Al-Mg-Si-(Cu)合金的亞穩(wěn)相圖是非常有用的。
   (3)基于文獻中報導的采用高分辨率透射電鏡(HRTEM)觀察到的關于Q相與Al基之間的界面匹配關系,采用第一性原理計算方法研究Q相與Al基之間的界面和Cu在Q相與Al基界面中間的偏聚,發(fā)現(xiàn)Cu傾向偏聚于Q相與Al基界面,驗證了實驗觀察到的結果。并預測得到Cu原子在Q相與Al基

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