AlMnSi和AlMgZn等體系熱力學性質(zhì)的第一原理計算.pdf

1、Al合金具有很多優(yōu)良的性質(zhì)，質(zhì)輕、高強、可塑性高、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電、耐腐蝕等。因此被廣泛的應(yīng)用于國防、軍工航天以及民用輕工行業(yè)。AlMnSi合金的應(yīng)用涉及到制造Mn基永磁體材料以及超硬鋁合金材料。AlMgZn系合金化合物也具有散熱性好、抗壓性強等的優(yōu)點。Al2Cu基形狀記憶合金具有成本低、記憶溫度范圍寬的優(yōu)點。這些都是科學研究的重要領(lǐng)域。本文將用基于密度泛函理論的第一原理方法對這三個體系進行系統(tǒng)中的金屬間化合物進行研究。
　　 首

2、先對AlMnSi系統(tǒng)，運用GGA-PW91方法計算了其晶格常數(shù)、體積模量、以及體積模量對壓強的一階導(dǎo)數(shù)。這些計算結(jié)果與其他的實驗值或他人的計算值相符合。通過比較可知Al8Mn8Si8與Al10Mn8Si6是最為穩(wěn)定的兩個化合物。其結(jié)構(gòu)同為正交結(jié)構(gòu)。其次，較為穩(wěn)定的是Al18Mn6Si2和Al24Mn24Si32，這兩種化合物的結(jié)構(gòu)同為六角結(jié)構(gòu)。剩余的幾種化合物的形成焓都比較大，其它幾種都為四方結(jié)構(gòu)。經(jīng)過比較分析，在本體系中，化合物的穩(wěn)定

3、性與各元素所占比重多少無明顯關(guān)系，而與化合物的結(jié)構(gòu)關(guān)系明顯。正交結(jié)構(gòu)的相最穩(wěn)定，其次是六角結(jié)構(gòu)，最后為四方和立方結(jié)構(gòu)。通過對化合物體彈性模量的分析也可以得到同樣的結(jié)論。采用準簡諧近似計算了吉布斯自由能、體彈性模量、熱膨脹系數(shù)、定容比熱、格林奈森常數(shù)、德拜溫度隨著溫度和壓強變化的規(guī)律。
　　 其次，對于AlMgZn系統(tǒng)，計算了體系中各種穩(wěn)態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)的晶格常數(shù)。給出了能量隨體積變化的關(guān)系。通過擬合得到了體彈性模量以及其對壓強的一階導(dǎo)

4、數(shù)。計算了不同溫度和壓強下的吉布斯自由能、體彈性模量、熱膨脹系數(shù)、格林奈森常數(shù)、德拜溫度等物理性質(zhì)。得到了體積模量隨溫度和壓強的變化的關(guān)系。在同一壓強下，體積模量隨著溫度的增加而減少。在同一溫度下，體積模量隨著壓強的增加而增加。通過比較各種化合物的熱膨脹系數(shù)隨溫度變化的關(guān)系，Al3Mg8Zn8和Al5Mg8Zn6的熱膨脹系數(shù)最高，Al42Mg26Zn12和Al38Mg32Zn10的膨脹系數(shù)最低。等容熱容量在低溫區(qū)符合德拜T3律，在高溫區(qū)