Mg(Sc)Zn2和Mg(Cu1-xZnx)2合金力學(xué)性能和電子結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、鎂合金具有密度低、電磁屏蔽能力強(qiáng)、電負(fù)性和導(dǎo)熱性高、力學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在交通運(yùn)輸、航空航天、電子等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。然而，鎂合金耐腐蝕性較差、高溫抗蠕變能力差，變形能力不足、絕對強(qiáng)度低，這些缺點(diǎn)都極大的限制了其應(yīng)用。大量的研究發(fā)現(xiàn)添加稀土元素可以明顯改善鎂合金的力學(xué)性能，得到了人們的廣泛關(guān)注。本文通過第一性原理計(jì)算方法，所得主要結(jié)論如下：
　　 1．確定了MgZn2和ScZn2相力學(xué)性能參數(shù)，所得到的晶格參數(shù)符合現(xiàn)有的實(shí)

2、驗(yàn)和理論數(shù)據(jù)。獲得了材料的獨(dú)立彈性常數(shù)，進(jìn)而分析了其韌性、剛度和可壓縮性等力學(xué)性質(zhì)，并對各向異性進(jìn)行了詳細(xì)討論。采用Voigt-Reuss-Hill(VRH)近似，得到了MgZn2和ScZn2多晶彈性參數(shù)。分析其電子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)MgZn2和ScZn2相都存在共價(jià)鍵、金屬鍵和離子鍵。
　　 2．計(jì)算得到了ScMn2相的晶胞結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且負(fù)的內(nèi)聚能和形成能表明該相可以穩(wěn)定存在。同時(shí)得到的五個(gè)獨(dú)立彈性常數(shù)均符合六角晶體力學(xué)穩(wěn)定性準(zhǔn)則，由

3、此得到了ScMn2多晶彈性模量和泊松比。詳細(xì)討論并分析了ScMn2彈性各向異性和延塑性，發(fā)現(xiàn)ScMn2是一種延展性較好的材料，并且各向異性行為不明顯。同MgZn2和ScZn2相比，ScMn2具有較高的體模量。
　　 3．通過第一性原理研究了Mg-Gd-Zn合金中γ＂相的幾何結(jié)構(gòu)、彈性和電子特征。形成能的計(jì)算用來研究Mg4GdZn合金的穩(wěn)定性，結(jié)果表明Mg4GdZn具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。彈性常數(shù)的計(jì)算，表明Mg4GdZn是一種力學(xué)

4、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。詳細(xì)討論并分析了Mg4GdZn彈性各向異性和延塑性，發(fā)現(xiàn)Mg4GdZn是一種延展性較好的材料。最后討論分析了Mg4GdZn電子態(tài)密度和電荷密度，這些結(jié)果將為以后進(jìn)一步的試驗(yàn)和理論研究提供幫助。
　　 4．由于元素Zn加入鎂銅合金中能夠極大的改善其塑性性能。因此，我們對Mg(Cu1-xZnx)2合金中典型沉淀相MgCu2，Mg2Cu3Zn，MgCuZn和M92CuZn3的彈性和電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論研究。通過內(nèi)聚能的計(jì)算，發(fā)