立方結(jié)構(gòu)鋁基金屬間化合物的電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能.pdf

1、鋁基金屬間化合物以諸多優(yōu)異的化學(xué)、物理、電學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)性能使其有望在航空航天、微電子、交通運(yùn)輸以及國防軍工等高新技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是它們的室溫脆性嚴(yán)重的限制了它們的應(yīng)用。近來的一些理論研究顯示材料的力學(xué)特性,尤其是金屬間化合物固有的脆性,應(yīng)歸因于它們本身的化學(xué)鍵的性質(zhì)或它們的電子結(jié)構(gòu)。然而由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,通過電子結(jié)構(gòu)信息來深入理解鋁基金屬間化合物力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)研究很少。因此,從電子結(jié)構(gòu)的角度去研究和分析金屬間化合物的力學(xué)性

2、能尤其是脆化本質(zhì)具有很重要的意義。
　　隨著近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算材料科學(xué)的發(fā)展,基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法已成為計(jì)算固體及表面性質(zhì)的有效工具。論文主要分兩大部分:第一部分詳細(xì)計(jì)算了幾種典型的立方結(jié)構(gòu)的二元、三元鋁基金屬間化合物的晶體及電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能;第二部分計(jì)算了三元鋁基金屬間化合物AlCu2Ti、AlCu2Zr、AlCu2Hf和AlCu2Mn的一些相關(guān)的塊體及表面性質(zhì)。論文主要包括以下內(nèi)容:
　　(1)采用

3、第一性原理方法計(jì)算了幾種立方結(jié)構(gòu)鋁基金屬間化合物AlCu3、AlCu2Zr和AlZr3的穩(wěn)定性、彈性、電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。通過計(jì)算所得到的彈性常數(shù)與實(shí)驗(yàn)值吻合很好。形成能與結(jié)合能的計(jì)算結(jié)果表明:AlCu3、AlCu2Zr和AlZr3都有較好的穩(wěn)定性和合金化能力,且AlZr3的穩(wěn)定性最高,其次是AlCu2Zr,最后是AlCu3。通過計(jì)算得到了AlCu3、AlCu2Zr及AlZr3的彈性常數(shù)(11C、12C及44C),進(jìn)而得到合金的彈性模量

4、,最后進(jìn)一步分析討論了材料的力學(xué)性質(zhì)。
　　(2)利用第一性原理方法計(jì)算了金屬間化合物AlCu2Ti、AlCu2Mn、AlCu2Zr和AlCu2Hf的穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能以及表面性能。通過形成能與結(jié)合能的計(jì)算得出:在這四種金屬間化合物中,合金化能力和穩(wěn)定性最強(qiáng)的是AlCu2Zr相,這主要原因在于其費(fèi)米能級(jí)處較少的態(tài)密度值,通過進(jìn)一步計(jì)算得到AlCu2Ti、AlCu2Mn、AlCu2Zr和AlCu2Hf的彈性常數(shù)(11C、12