鎂合金沉淀相晶體結構和相穩(wěn)定性的第一性原理研究.pdf

1、作為最輕的結構合金之一，鎂合金研究隨著結構合金輕量化的發(fā)展趨勢而備受矚目。理解鎂合金的結構特性和擴展鎂合金的應用領域正逐漸成為材料科學的研究熱點。鎂合金有限的強度是其應用受到限制的主要原因。作為合金強化的主要途徑之一，時效硬化通過在時效過程中高強度沉積相的生成，阻礙合金中的位錯運動，從而達到結構強化的目的。沉積相的熱力學形成能是決定沉積相穩(wěn)定性及其形成順序的最關鍵因素之一，而對形成能的實驗測定卻通常比較困難?；诘谝恍栽淼拿芏确汉碚?/p>

2、，可以對合金中沉積相的形成能(0K)進行直接計算，從而促進時效強化的強化機理分析。通過對所有實驗已知沉積相及預測沉積相的第一性原理高通量計算，可以構建沉積相熱力學性能數(shù)據(jù)庫。此類數(shù)據(jù)庫將會對未來的新型鎂合金材料的設計和應用起到重要的指導和輔助作用。
　　在本課題中，我們結合了第一性原理計算與晶體結構預測方法對關鍵時效硬化鎂合金沉積相的穩(wěn)定性進行了熱力學分析。鎂合金重要的沉淀相依照其成分被劃分為鎂-單稀土元素，鎂-雙稀土元素，鎂-稀

3、土元素-鋅，鎂-鋅，鎂-鋁，鎂-錫，鎂-鈣-鋅，鎂-鋁-鈣等一系列體系。我們計算了所有體系中的對應重要相的熱力學性質，構建了凸包并分析了這些相的穩(wěn)定性和沉積順序。所進行的熱力學分析基本驗證了已知實驗觀測結果?；诿芘帕浇Y構群,對以鎂、鋅、鈦、鋯為基體摻雜常見合金元素(73種)的所有密棑六方相的形成能進行了高通量計算，與原有數(shù)據(jù)庫(OQMD)搭配，構成了較為完整的鎂合金沉積相數(shù)據(jù)庫。利用此數(shù)據(jù)庫結合先進的結構預測算法，對缺少確定實驗結構