通過價電子結(jié)構(gòu)對比分析Ti、Zr、Sc對純Al的細化機理.pdf

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTi，Zr，ScrefiningpureAIgraincomparativelystudiedbyvalenceelectronstheoryBydongshengzhangSupervisor：ProfJiefangWangCondensedMatterPhysicsSchoolofPhysicalEngineeringM

2、ay2011摘要摘要本文應用固體與分子經(jīng)驗電子理論(TheEmpiricalElectronTheoryInSolidandMolecule，簡稱為EET理論)研究了Ti、zr、Sc對純燦晶粒細化的機理。通過鍵距差方法(BondLengthDifference，簡稱為BLD方法)分別計算了純Al、純n、純Zr、純sc、赳Ti、A1Zr、A1Sc、A13Ti、A13Zr、A13Sc的價電子結(jié)構(gòu)和鍵能，經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)往純Al中加入微量的Ti、

3、Zr或Sc能形成以舢3Ti、A13Zr、砧3Sc相為主的細化相。純砧、面和A13Ti的單位晶胞內(nèi)共價電子總數(shù)分別為253、255196、110024，nAl37i)3以一，％(A13Zr和A13Sc同樣滿足此不等式)，所以在形成舢3Ti、觸3Zr、A13Sc相時，A13Ti、A13Zr、A13Sc作為異質(zhì)核要吸收周圍～原子的價電子，此時異質(zhì)核顯負電性，周圍的Al因失去價電子而顯正電性。純Al與A13Ti、A13zr、A13Sc相都是面心

4、結(jié)構(gòu)，有很好的共格關系，所以純AI能在異質(zhì)核上生長，從而達到細化效果。在微量元素比較少的情況下，Ti的細化效果比Zr的好一些。A13Ti分子中的最強鍵A1Ti上的共價電子對數(shù)是0399，A13Zr分子中最強鍵A1Zr鍵上的共價電子對數(shù)是030611，nAITi)療肛乃，所以Ti比Zr與周圍的Al結(jié)合的更緊密一些。A13Ti分子與A1分子(1l1)面的電子面密度差為12713％，A13Zr分子與A1分子(111)面的電子面密度差是1104

5、％，A，／)仙(1i1)、A，o吶(II。I)。電子面密度差越大越能阻止晶粒的長大，越能起到更好的細化效果，所以Ti對純Al的細化效果比zr對純Al的細化效果好一些。A13Sc分子與A1分子(100)面的電子面密度差為11458778％，A13Ti分子與A1分子(100)面的電子面密度差是495732％，卸艘△p嬲，所以Sc對純A1的細化效果比Ti對純AI的細化效果更好一些。Sc的原子半徑0164nm比Al的原子半徑0143nm大，對晶