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Al₂Sr和Mg₂Sr相结构稳定性与弹性性能的第一原理计算

周惦武刘金水徐少华彭平

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00245

采用基于密度泛函理论的CASTEP和DMOL程序软件包, 计算了Mg₁₇Al₁₂, Al₂Sr和Mg₂Sr相的结构稳定性、弹性性能和电子结构. 合金形成热和结合能的计算结果显示, Al₂Sr具有最强的合金化形成能力和结构稳定性.Gibbs自由能的计算结果表明, 随着温度的升高, Mg₁₇Al₁₂, Al₂Sr和Mg₂Sr的结构稳定性发生了变化, 在实际工作温度高于423 K以上时,Al₂Sr的结构稳定性最好, Sr合金化Mg-Al基合金形成Al₂Sr有利于提高镁合金的高温抗蠕变性能. 体模量(B)、弹性各向异性系数(A)、Young's模量(E)、剪切模量(G)和Poisson比($\nu$)的计算结果表明, Mg₂Sr为延性相, 而Mg₁₇Al₁₂和Al₂Sr为脆性相, Mg₂Sr的塑性最好.态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明, Al₂Sr结构最稳定的原因主要源于体系存在强烈的共价键作用, 而Mg₁₇Al₁₂结构稳定性优于Mg₂Sr是体系中离子键与共价键共同作用的结果.

关键词: 镁合金 , first–principle calculation , electronic structure , structural stability , elastic property