Al-Cu-Mg-Si合金的熱力學(xué)性質(zhì)及界面的第一性原理研究.pdf

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(yīng)用,Al基合金的輕量化對(duì)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(jì)效益。作為“Al-Mg-Si合金亞穩(wěn)相晶體結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)的原子尺度模擬”研究項(xiàng)目的一部分,本論文采用第一性原理計(jì)算方法系統(tǒng)地研究了Al-Mg-Si-(Cu)合金中關(guān)鍵亞穩(wěn)相在有限溫度下的熱力學(xué)性質(zhì)及相關(guān)界面性質(zhì),以期對(duì)相關(guān)材料的性能及設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。本工作的主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)通過考

2、慮晶格振動(dòng),熱電子激發(fā)等因素,在準(zhǔn)諧近似下采用第一性原理聲子計(jì)算系統(tǒng)地研究了β"相在含Al和不含Al時(shí)的相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì),彈性力學(xué)性質(zhì),電荷密度性質(zhì)以及原子之間的鍵合強(qiáng)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(dòng),熱電子激發(fā)等因素,在準(zhǔn)諧近似下采用第一性原理計(jì)算方法系統(tǒng)地研究Al-Mg-Si合金中關(guān)鍵亞溫相的有限溫度下的熱力學(xué)性質(zhì)。通過比較各個(gè)相的有限溫度下的熱力學(xué)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)這些亞穩(wěn)相

3、的能量相對(duì)高低和Al-Mg-Si合金的時(shí)效析出強(qiáng)化序列是一致的。這對(duì)采用CALPHAD方法構(gòu)建Al-Mg-Si-(Cu)合金的亞穩(wěn)相圖是非常有用的。
　　 (3)基于文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)的采用高分辨率透射電鏡(HRTEM)觀察到的關(guān)于Q相與Al基之間的界面匹配關(guān)系,采用第一性原理計(jì)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(yàn)證了實(shí)驗(yàn)觀察到的結(jié)果。并預(yù)測得到Cu原子在Q相與Al基