Mg-Al-Ce合金金屬化合物相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和彈性性能的計(jì)算研究.pdf

1、Mg-Al合金由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使得在航空、航天、運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門有著廣泛應(yīng)用前景。然而，Mg-Al合金由于存在熱力學(xué)不穩(wěn)定的Mg17Al12相，在150℃以上的環(huán)境下工作時(shí)，強(qiáng)度和抗蠕變性能急劇下降，因此采用合金化方法提高鎂合金機(jī)械性能是一項(xiàng)值得期待的研究課題。本文以含稀土Ce的Mg-Al合金為研究對象，采用基于密度泛函理論的Castep和Doml程序軟件包，計(jì)算了Ce在Mg17Al12相中的占位，以及Ce與Mg，Ce與Al形成金屬間化

2、合物的相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、彈性性能和電子結(jié)構(gòu)，取得結(jié)果期望為鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
　　計(jì)算了稀土Ce在Mg17Al12中的占位情況，發(fā)現(xiàn)未占位時(shí)，Mg17Al12晶胞的平衡晶格常數(shù)的計(jì)算值和他人的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值比較吻合，表明本文采用的計(jì)算方法可靠，以此推論Ce占據(jù)Mg位形成Mg32Al24Ce2、Mg26Al24Ce8和Mg10Al24Ce24等金屬化合物晶胞的平衡晶格常數(shù)的計(jì)算結(jié)果也可靠;合金形成熱和結(jié)合能的計(jì)算結(jié)果均表明

3、:Ce較難占據(jù)Mg17Al12中的Mg位或Al位。
　　計(jì)算了Mg、Al和Ce形成金屬化合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和力學(xué)性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)Al3Ce、AlCe、Al2Ce、MgCe、Mg3Ce和Mg2Ce金屬化合物晶胞的平衡晶格常數(shù)，本文的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值和他人計(jì)算值基本吻合;合金形成熱的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn):MgCe、Al2Ce、Al3Ce、Mg3Ce金屬間化合物能形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。其中Al2Ce、Al3Ce相對于其它結(jié)構(gòu)類型，具有最強(qiáng)的合金化形成能力;結(jié)合

4、能的計(jì)算結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性由按遞減排列為Al3Ce、AlCe、Al2Ce、MgCe、Mg3Ce和Mg2Ce;不同溫度下的Gibbs自由能的計(jì)算結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的排列順序是Mg2Ce、Al2Ce、AlCe、Mg3Ce、Al3Ce和MgCe;電子態(tài)密度的計(jì)算結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的強(qiáng)弱取決體系費(fèi)米能級處電子數(shù)的多少。
　　計(jì)算了AlCe、MgCe、Al2Ce、Mg2Ce、Al3Ce、Mg3Ce金屬間化合物的彈性常數(shù)，發(fā)現(xiàn)本