杨晓敏
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侯华
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赵宇宏
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杨玲
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韩培德
稀有金属材料与工程
采用基于密度泛函理论的Castep和Dmol程序软件包,计算了Mg17Al12、Al2Y及Al2Ca相的结构稳定性、弹性性能与电子结构.形成热和结合能计算结果表明:Al2Y具有最强的合金化形成能力和结构稳定性;热力学性质计算结果表明:在298～573 K温度范围内,Al2Y的Gibbs自由能始终最小,其结构热稳定性最好,Al2Ca次之,Mg17Al12最差,Y和Ca合金化Mg-Al系合金形成Al2Y及Al2Ca利于提高镁合金的高温抗蠕变性能;弹性常数的计算结果表明:3种金属间化合物均为脆性相,Mg17Al12的塑性最好;采用弹性常数计算结果预测的Al2Y熔点最高,其结构热稳定性最好.态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明:Al2Y结构最稳定的原因,主要源于体系在Fermi能级以下区域成键电子存在强烈的共价键作用.
关键词:
Mg-Al系合金
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热力学性质
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弹性性能
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电子结构
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第一性原理
崔晓明
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白朴存
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候小虎
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刘飞
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王欣心
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赵玲玲
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陈梦洋
稀有金属材料与工程
采用基于密度泛函理论的Castep程序软件包,优化了Mg17Al12、Al2Nd、Al2Er及Al2Ca等相的晶胞结构,计算了化合物的形成热、结合能和态密度等,分析了化合物结构稳定性与其电子结构的内在联系.结果表明:4种化合物的形成热和结合能均为负值,且化合物的合金化能力和结构稳定性强弱顺序依次为Al2Er、Al2Nd、Al2Ca、Mg17Al12.态密度结果表明,Al2Er和Al2Nd具有较强结构稳定性的主要原因是:(1)在费米面低能级区,Al3p轨道分别与Nd 4f、5d和Er4f、5d轨道价电子发生强烈杂化作用;(2) Al2Nd和Al2Er成键电子数较多;(3)这2种化合物的电子参与成键能力较大.电荷密度结果表明:Mg17Al12、Al2Ca、Al2Nd和Al2Er中均存在金属键、离子键、共价键,4种化合物中Al2Er、Al2Nd共价键较强,Al2Ca离子键最强,Mg17Al12中以较强的金属键为主.
关键词:
Mg-Al系合金
,
C15Laves相
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电子结构
,
第一性原理
王峰
,
孙士杰
,
于波
,
张峰
,
毛萍莉
,
刘正
中国有色金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1003-6326(16)64107-9
通过第一性原理计算方法研究Mg-Al-Ca-Sn合金中主要强化相Mg17Al12、Al2Ca、Mg2Sn和Mg2Ca的结构稳定性、电子结构、弹性常数和热力学性质.计算所得晶格常数与实验值及文献值吻合.合金形成热和结合能计算结果表明,Al2Ca具有最强的合金形成能力和结构稳定性.通过对这些化合物的态密度、Mulliken电子占据数、金属性和差分电荷密度计算分析其结构稳定性机制.通过计算Mg17Al12、Al2Ca、Mg2Sn和Mg2Ca的弹性常数,推导出各相的体模量、剪切模量、弹性模量和泊松比.热力学性质计算结果表明,Al2Ca和Mg2Sn的Gibbs自由能低于Mg17Al12,即Al2Ca和Mg2Sn的晶体结构稳定性优于Mg17Al12相.因此,通过添加Ca和Sn元素可以提高Mg-Al系合金的热力学稳定性.
关键词:
Mg-Al系合金
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第一性原理计算
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电子结构
,
弹性性质
,
热力学性质
