鋁和鋁合金晶粒細(xì)化機(jī)制的第一性原理驗(yàn)證.pdf

1、Al-Ti-B晶粒細(xì)化劑細(xì)化鋁及鋁合金的細(xì)化機(jī)制一直處于爭議之中，但公認(rèn)的一點(diǎn)是，添加細(xì)化劑到鋁熔體后形成的Al3Ti和 TiB2等顆粒的形態(tài)、尺寸和分布對細(xì)化效果有著至關(guān)重要的作用，本文借助第一性原理計(jì)算方法，主要從能量角度和界面結(jié)合鍵性探討了鋁晶粒和以上兩種顆粒兩兩結(jié)合的潛力，驗(yàn)證了晶粒細(xì)化機(jī)制；Al-Ti-B處理亞共晶Al-Si合金往往會發(fā)生所謂的細(xì)化劑“中毒”現(xiàn)象，因此，本研究又尋找了一種與Al3Ti晶體結(jié)構(gòu)相同的新型細(xì)化劑Al

2、3Nb，計(jì)算了Al3Nb/Al結(jié)合界面的界面性質(zhì)。
　　通過計(jì)算Al/Al3 Ti、Al/TiB2、Al3Ti/TiB2的界面性質(zhì)，縱向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，無論是哪個(gè)類型的界面，其心位堆垛模型總是比其他堆垛模型(如頂位和橋位)有著更大的粘附功、更小的界面能、更強(qiáng)的界面鍵合特征；橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，比較Al/Al3 Ti三個(gè)類型的界面，Al(110)/Al3Ti(110)界面模型具有更小的界面能和更強(qiáng)的界面結(jié)合能力；與Al/Al3 Ti和Al/Ti

3、B2界面相比，Al3Ti(112)/TiB2(0001)具有最低的界面能，說明了在同一條件下，Al3Ti的(112)面會優(yōu)先與TiB2的(0001)面結(jié)合成界面，然后鋁晶粒以Al3Ti為基底形核，這也從微觀出發(fā)很好的揭示了粒子理論；通過計(jì)算Al(001)/Al3Nb(001)兩種截止方式的六種界面發(fā)現(xiàn)，Al+Nb-和Al-兩種截止方式的心位模型具有更為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。對于同一種截止方式的不同堆垛方式界面，心位最為穩(wěn)定，橋位、頂位次之，不同截