Ca、Sr和Ba掺杂Mg2Si弹性性能和电子结构的第一性原理研究

• 作者: 侯华 杨晓敏 眭怀明 赵宇宏 赵慧 韩培德
• 来源期刊: 稀有金属材料与工程
• 学科: 工学
• 关键词: Mg2Si 第一性原理 弹性性能 电子结构
• 年，卷（期）: 2015,（3）
• 所属期刊栏目: 材料科学
• 页码范围: 638-643
• 页数: 6页
• 分类号: TB383
• 语种: 中文

摘要

采用第一性原理平面波赝势方法研究了合金元素X(X=Ca、Sr、Ba)掺杂Mg2Si的占位情况:(1)取代Mg原子位置;(2)取代Si原子位置;(3)间隙固溶到Mg2Si晶胞中.分析合金系Mg7Si4X,Mg8Si3X,Mg8Si4X的形成热和结合能可知,Mg7Si4X的形成热和结合能均为负值,且最小.表明Mg7Si4X更容易形成稳定化合物,具有较强的合金化能力,且Ca,Sr,Ba掺杂Mg2Si时有优先占据Mg原子的倾向.研究Mg7Si4X的弹性模量和电子结构发现:Mg7Si4Ca、Mg7Si4Sr为脆性相:Mg7Si4Ba为延性相,塑性最好;掺杂Ca,Sr,Ba使Mg2Si逐渐由脆性向韧性转变.Ca,Sr,Ba的掺入均使Mg2Si的电子态密度发生偏移,费米能级处的电荷密度增加,导电性增强,共价键作用减弱,合金系结构稳定性减弱.