Zr摻雜及雙空位缺陷對Al-Cu金屬間化合物電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響.pdf

1、Al-Cu金屬間化合物具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)性能，這種材料已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域中。近年來，Al-Cu金屬間化合物作為一種新型的輕質(zhì)材料而受到眾多科學(xué)研究者的關(guān)注，形成了對Al-Cu金屬間化合物研究的熱潮。但是理論方面的研究較少，而且大部分是對完整晶格結(jié)構(gòu)體系的熱學(xué)性質(zhì)的研究。第一性原理方法可以從微觀原子、電子尺度解釋材料宏觀性質(zhì)的變化原因，能夠精確、定量的分析各種材料的電子結(jié)構(gòu)。因此，從電子結(jié)構(gòu)角度研究存在缺陷的Al-Cu金屬間化合

2、物是可行的，而且具有十分重要的意義。本文主要研究了Zr摻雜和雙空位缺陷對Al-Cu金屬間化合物力學(xué)性質(zhì)的影響。具體內(nèi)容如下：
　　一、利用基于密度泛函理論的第一性原理方法計算了Al2Cu和Zr替換摻雜一個Al或Cu原子后結(jié)構(gòu)(Al15Cu8Zr、Al16Cu7Zr)的穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)等。通過比較摻雜前后體系的力學(xué)性質(zhì)發(fā)現(xiàn)：Zr原子摻雜后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強，且Zr替換摻雜Al原子后的結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)定的，由此得出Zr原子更容易替換

3、Al原子的位置；此外，結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)如硬度、塑性等在摻雜后都有了明顯的提高，且Al15Cu8Zr的塑性是最好的；但是結(jié)構(gòu)的延展性在摻雜后卻降低了，這是由于摻雜結(jié)構(gòu)中Al-s、p態(tài)和Zr-d態(tài)的強雜化現(xiàn)象導(dǎo)致的。結(jié)構(gòu)中原子間相互作用的增強使得摻雜結(jié)構(gòu)中的成鍵更傾向于形成共價鍵作用的化學(xué)鍵，所以延展性降低。
　　二、運用第一性原理方法計算了AlCu3以及存在雙Al或雙Cu空位缺陷結(jié)構(gòu)(Al12Cu34、Al10Cu36)的穩(wěn)定性、缺陷