周惦武
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刘金水
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卢远志
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张楚惠
中国有色金属学报
采用基于密度泛函理论的Dmol 4.1程序,从合金形成热、结合能、热力学性能和态密度等方面,研究Sb、Bi合金化提高Mg-Al系合金抗蠕变性能的影响机理.结果表明:Sb、Bi分别置换Mg-Al系合金Mg17Al12相中Mg(Ⅰ),Mg(Ⅱ),Mg(Ⅲ)和Al原子时,仅Sb置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ),Mg(Ⅱ) 原子,Bi置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ)原子能形成稳定的Mg17Al12固溶体结构,这表明Sb、Bi在Mg17Al12中固溶量有限.进一步比较合金化形成稳定的固溶体结构,发现Sb、Bi合金化后,固溶体结构的稳定性比未合金化时增强,其中,Sb置换Mg17Al12相中Mg(Ⅱ)原子时,其结构稳定性最高,其次Sb置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ)原子,再次Bi置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ)原子;而析出金属间化合物Mg3Bi2和Mg3Sb2,比相应合金化Mg17Al12固溶体的结构更稳定.不同温度下热力学性能的计算发现,合金体系中形成了结构稳定性高的Sb、Bi合金化Mg17Al12固溶体以及金属间化合物Mg3Sb2和Mg3Bi2,这些相高的结构稳定性并不因温度的升高而消失,其结构稳定性仍比Mg17Al12相高,因此Sb、Bi合金化提高了Mg-Al系合金的抗蠕变性能.电子态密度的分析结果进一步表明,Mg-Al系合金中相结构稳定性提高的主要原因在于:Sb、Bi合金化后,体系费米能级以下低能级区成键电子数的增多,其来源主要是Mg(s)、Mg(p)、Al(p)、Bi(d)和Sb(d)的价电子.
关键词:
Mg17Al12相
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结构稳定性
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热力学性能
