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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

镀锌钢/铝添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊研究

周惦武 , 田伟 , 彭利 , 张屹 , 陈根余

稀有金属材料与工程

对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能.结果表明:添加中间夹层Cu、Pb,焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa,伸长率分别为1.63％、2.37％,与未添加夹层相比,抗拉强度和伸长率提高,其中Pb提高效果优于Cu;不加夹层,钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征;加入夹层Cu,脆性断裂特征不明显;而加入夹层Pb,试样断口呈韧性断裂特征;添加夹层Pb,钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈,混合区宽度大,新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定,能抑制脆性FeAl金属间化合物生成.这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因.

关键词: 激光搭接焊 , 中间夹层 , 金属间化合物 , 结构稳定性

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