Al-M-RE(M=Cr,Cu,Si,Zr)系合金相平衡及其金屬間化合物結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了Al-(Cr，Zr)-Ho兩個(gè)體系合金在773 K下的等溫截面，以及運(yùn)用第一性原理計(jì)算方法針對(duì)Al-RE系和Al-(Cu，Si)-RE系合金中的重要化合物研究其結(jié)構(gòu)與性能變化規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)采用XRD和SEM等實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)Al-Cr-Ho體系773 K的相平衡關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。本工作結(jié)果證實(shí)了該等溫截面由14個(gè)三相區(qū)、29個(gè)兩相區(qū)和15個(gè)單相區(qū)組成。此外，也證實(shí)了該截面有10個(gè)二元化合物和

2、2個(gè)三元化合物。本工作也證實(shí)了在773 K下不存在當(dāng)前仍有爭(zhēng)議的Al11Cr2，Al11Cr4和Al17Ho2等3個(gè)二元化合物。同時(shí)在該等溫截面中并未發(fā)現(xiàn)其他明顯的固溶度。本工作也采用XR-D和Rietveld結(jié)構(gòu)精修方法測(cè)定了Al9Cr4和AlCr4Ho的晶體結(jié)構(gòu)。
　　 (2)采用XRD和DTA等實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)Al-Ho-Zr體系773 K的相平衡關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。本工作結(jié)果證實(shí)共有13個(gè)二元化合物及1個(gè)三元化合物在該體系中穩(wěn)

3、定存在。結(jié)合相消失法和點(diǎn)陣參數(shù)法，實(shí)驗(yàn)測(cè)得Zr在Al2Ho、AlHo和Ho中的固溶度分別為71 at.％、6 at.％和12 at.％，而其他化合物中并未發(fā)現(xiàn)明顯的固溶度。
　　 (3)通過(guò)采用LSDA+U方法的第一性原理計(jì)算，六方Al3RE(RE=La，Ce，Pr，Nd，Sm和Gd)金屬間化合物的重要性能得到預(yù)測(cè)。計(jì)算結(jié)果表明，這些化合物在絕對(duì)零度都能穩(wěn)定存在。Al3La，Al3Ce，Al3Sm和Al3Gd在力學(xué)上有很好的穩(wěn)定

4、性，而Al3Pr和Al3Nd表現(xiàn)為力學(xué)不穩(wěn)定性。所有的Al3RE化合物都是脆性材料。
　　 (4)聯(lián)合GGA與LDA兩種方法，對(duì)六方AlSc2化合物在0-50 GPa的壓力下晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、彈性性能和熱動(dòng)力學(xué)性能的變化規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，壓力對(duì)該化合物的平衡體積、力學(xué)性能、電子性能和熱容有很大的影響。由彈性常數(shù)和聲波速率計(jì)算的德拜溫度受壓力的影響較小。
　　 (5)采用GGA方法，對(duì)AlCu2M(M=Sc，Ti和

5、Cr)化合物在0-100 GPa壓力下的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和彈性性能進(jìn)行研究。理論研究表明，這些化合物的體模量、剪切模量和楊氏模量隨著壓力的升高而增大，表明壓力能提高這些化合物的力學(xué)行為。此外，該類(lèi)化合物的態(tài)密度、能帶結(jié)構(gòu)和差分密度也得到詳細(xì)的分析和討論。
　　 (6)運(yùn)用GGA的第一性原理對(duì)六方AlSi2RE(RE=La，Ce，Pr和Nd)化合物的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、彈性性能和熱動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行研究。對(duì)于電子結(jié)構(gòu)同時(shí)采用GGA與