Al-Zn-Mg合金的相图计算及电子结构与力学性能的第一性原理计算

• 作者: 万杨杰 钱晓英 曾迎 孙可欣 张英波 权高峰
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 相图 第二相 固溶体 生成焓 结合能 本征特性
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 金属与金属基复合材料
• 页码范围: 139-144
• 页数: 6页
• 分类号: TG146.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.19090184

摘要

通过热力学计算得到了Al-Zn-Mg合金室温平衡相图,计算结果表明,Al-xZn-yMg(x=5.0％ ～6.5％;y=1.5％ ～3.0％,均为质量分数)合金室温下稳定存在的第二相为MgZn2、Al2Mg3Zn3、Mg32(Al,Zn)49.采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算研究了三种相的生成焓和结合能.计算结果表明,MgZn2具有较弱的合金化能力及相结构稳定性.根据合金中第二相的含量,筛选出每种第二相含量最多的三个合金成分为Al-6.0Zn-2.9Mg、Al-6.5Zn-1.7Mg和Al-6.5Zn-2.5Mg,构建了Al37 Zn1 Mg2、Al49 Zn2 Mg1和Al34 Zn1 Mg1三个固溶体超胞,计算研究了三者的弹性常数、能带结构和电子态密度等本征特性.计算结果表明:Al49 Zn2 Mg1的强度和塑性最好;Al37 Zn1 Mg2的抗剪切能力和刚度最好;Al49 Zn2 Mg1呈韧性,而Al34 Zn1 Mg1和Al37 Zn1 Mg2均呈脆性.能带结构和电子态密度计算结果表明三者均具有金属键,存在金属导电性,Al37 Zn1 Mg2的共价性强于Al49 Zn2 Mg1和Al34 Zn1 Mg1,Al37 Zn1 Mg2结构最稳定.