LaMg3和LaCuMg2力學(xué)性能的第一性原理研究.pdf

1、鎂合金是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強(qiáng)度和剛度而引起電子產(chǎn)品，汽車行業(yè)和航空航天業(yè)的廣泛關(guān)注。然而，由于自身性能的不足鎂合金在現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用受到限制，例如:抗蠕變性能差，在高溫條件下抗氧化能力不足、易燃燒。此外，因?yàn)殒V合金有著非常高的儲氫能力，而且價格低廉，來源廣泛。故鎂合金也被認(rèn)為是有巨大潛力的儲氫材料。然而，鎂合金作為儲氫材料在存在動力學(xué)緩慢問題，吸放氫溫度高等不適合實(shí)際應(yīng)用。為了克服上述的問題，添加其它元素被認(rèn)為是改善鎂合金性能

2、最有效的方法之一。本文采用了基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法研究了LaMg3和LaCuMg2的力學(xué)性能。得到的主要結(jié)論如下:
　　 計(jì)算所得的LaMg3和LaCuMg2在平衡狀態(tài)下的晶格常數(shù)和已有的實(shí)驗(yàn)值相吻合。LaMg3和LaCuMg2的形成焓是負(fù)數(shù)說明這兩個相均熱力學(xué)穩(wěn)定，且LaMg3比LaCuMg2穩(wěn)定性更好。計(jì)算所得的彈性常數(shù)滿足Born標(biāo)準(zhǔn)，說明LaMg3和LaCuMg2是力學(xué)穩(wěn)定的。隨著LaMg3中的部分Mg被C

3、u取代，C11和C12增大，說明泊松效應(yīng)增強(qiáng)，C44減小，說明LaMg3在抵抗＜001＞(100)方向的剪切能力增強(qiáng)。體積模量和泊松比增加，而剪切模量、楊氏模量和各向異性減小。因?yàn)橄鄬^大的G/B和負(fù)的柯西壓力C12-C44，所以LaMg3展現(xiàn)脆性而LaCuMg2展現(xiàn)延展性。LaMg3的德拜溫度要高于LaCuMg2的德拜溫度，表明LaMg3中原子之間的相互作用要大于LaCuMg2中原子之間的相互作用。應(yīng)力-應(yīng)變曲線顯示LaMg3和LaC