鋁和鋁合金晶粒細化機制的第一性原理驗證.pdf

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

2、3Nb，計算了Al3Nb/Al結合界面的界面性質。
　　通過計算Al/Al3 Ti、Al/TiB2、Al3Ti/TiB2的界面性質，縱向對比發(fā)現(xiàn)，無論是哪個類型的界面，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、更強的界面鍵合特征；橫向對比發(fā)現(xiàn)，比較Al/Al3 Ti三個類型的界面，Al(110)/Al3Ti(110)界面模型具有更小的界面能和更強的界面結合能力；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)定的結構。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