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《稀土鋁、鎂合金熱力學性質的第一原理計算》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、摘要第一原理計算不依賴任何經驗參數(shù)即可合理預測微觀體系的狀態(tài)和性質，準確地計算和預測穩(wěn)定相、亞穩(wěn)相甚至虛擬相的物理、化學性能，從而使材料研究者可以利用這些相的物理化學性能進行材料優(yōu)化設計。AI．RE和Mg．RE--元合金是現(xiàn)代稀土輕合金研究的基礎，然而關于這些合金的熱力學性質、力學性質以及相關的熱物理性能的研究很少，這阻礙了稀土鋁、鎂合金的進一步研究以及新型材料的設計和開發(fā)。為了加速對稀土鋁、鎂合金的研究，本文將用目前成熟的密度泛函理論對這些合金的熱力學以及力學性質進行深入的計算研究。首先，本文利用第一原理計算獲得了AI．RE和Mg．
2、RE二元合金體系的558個金屬間化合物的合金形成焓，準確地預測了34個A1．RE和Mg．RE二元合金體系中合金相的絕大多數(shù)基態(tài)結構；計算還預測了Mg．RE二元合金體系潛在的亞穩(wěn)相，對于豐富與完善為鋁基和鎂基合金熱力學數(shù)據(jù)庫具有重要價值。其次，結合第一原理和德拜模型對B2．A1RE、C15一A12RE和L12一A13RE化合物的力學性質、電子結構以及熱物理性能等進行了系統(tǒng)地計算和預測。晶格常數(shù)、彈性常數(shù)以及德拜溫度等的計算值和實驗值相符；體積模量和剪切模量之比B／G值顯示：在B2一AIRE中，B2一AIEu和B2．AIYb呈脆性，其它化
3、合物都呈延性；C15．A12RE和L12．A13RE化合物都呈脆性。再次，系統(tǒng)地計算和預測了B2．MgRE體系的力學性質、電子結構以及熱物理性能等。晶格常數(shù)的計算值和實驗值吻合；彈性常數(shù)和彈性模量的計算值和實驗值進行比較發(fā)現(xiàn)B2．MgCe的C’值符合的很好，而B2．MgTm彈性常數(shù)的誤差在25％以內；體積模量和剪切模量之比B／G值顯示輕稀土部分的偏脆性，而重稀土部分的偏韌性。最后，結合第一原理方法、Miedema理論和計算相圖方法(CALPHAD)對Mg．Eu體系進行了熱力學優(yōu)化。本文首先利用Miedema理論計算了Mg．Eu的液相混
4、合焓，結合第一原理計算的化合物形成焓以及相圖實驗數(shù)據(jù)，選擇合理的模型，用優(yōu)化計算了Mg-Eu二元體系的相平衡關系，獲得了一組合理的參數(shù)。關鍵詞：稀土鋁合金，稀土鎂合金，熱力學性質，彈性性質，第一原理，相圖計算IlABSTRACTWiththedevelopmentoffirst-principlescalculationsindependentofanyempiricalparameters，thermophysicalpropertiesofmaterialscanbepredictedwhichareimportanttosetu
5、pamaterialsdatabase．InordertoacceleratematerialsdesignofAl-andMg-basealloystoestablishrelativecompleteddatabases，thermodynamicandmechanicalpropertiesofsomephases(includingstableormetastableorhypothesized)intheAI-REandMg—REsystemswerestudied．Firstly,formationenthalpiesof
6、558intermetalliccompoundsintheA1--REandMg·-REbinarysystemswerecalculatedbymeansoffirst—principlescalculations．Thermody‘namicstabilitiesofthestudiedphasesarecalculatedandshowgoodagreementwithexperiments．Moreover，lotsofthepotentialphaseswerealsopredictedfortheMg-REbinarys
7、ystems．Secondly,combiningfirst—principlecalculationwithDebyemodel，mechanicalproperties，electronicstructureandthermophysicalpropertiesoftheB2一AIRE，C15一A12REandL12-A13REwerefurtherpredicted．Thecalculatedlatticeconstants，elasticconstantsandDebyetemperaturesarecoincidentwit
8、htheexperimentaldata，andthecalculatedB／GratiosindicatethattheB2．AlEuandB2．AlYbarebrittlewhileotherB2．AlREIIIar
