Ca-Mg-Li三元合金力學性能及其儲氫性能研究.pdf

1、Mg-Li合金和Mg-Ca合金都是重要的二元鎂合金。Mg-Li合金是質(zhì)量最輕的鎂合金，但是它加工硬化能力差；Mg-Ca合金是優(yōu)良的抗氧化和高溫抗蠕鎂合金，但是其脆性大。為了互補它們各自的缺陷，Ca-Mg-Li三元合金體系被人們所研究，從中發(fā)現(xiàn)了能夠穩(wěn)定存在的C14 Laves phase結構的Ca(Mg，Li)2固溶相。為了揭示這個新的合金體系的性能，本文用第一性原理計算對C14 Laves phase結構的三元有序合金Ca(Mg1-x

2、Lix)2(X=0，0.25，0.75，1)的結構、彈性性能和電子性質(zhì)進行了研究。優(yōu)化的晶格常數(shù)與實驗值符合得很好，它們的穩(wěn)定性隨著Li含量的增加而降低。力學性能，包括彈性常數(shù)、彈性模量和彈性各向異性的計算結果表明，三元合金Ca(M90.75Li0.25)2和Ca(Mg0.25Li0.75)2的延展性和各向異性均比二元合金CaMg2和CaLi2好。計算的電子結構進一步揭示了四種合金的結構穩(wěn)定性和彈性性質(zhì)的微觀機制。
　　 另外，

3、Ca-Mg-Li合金作為一種低密度高含量的鎂基儲氫材料，已經(jīng)引起了人們的注意。本文利用第一原理研究了CaLi1.5Mg0.5的儲氫機制，如氫原子占據(jù)的位置等。研究表明，氫氣偏愛占據(jù)體積較大、含有對氫氣吸引力大的金屬原子的四面體。第二近鄰的四個金屬原子也會影響氫原子對四面體的選擇。而最終的氫原子在合金主體的空間分布可能主要還是取決于氫原子的擴散路徑以及H-H之間的庫侖斥力。另外，從電子結構分析來看，電荷明顯地從金屬原子轉(zhuǎn)移到氫原子，說明氫