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高强铝合金中间相Al_2 Cu,Al_2 CuMg和MgZn_2性能的第一性原理计算
First-principle Calculations of Mechanical Properties of Al_2 Cu, Al_2 CuMg and MgZn_2 Intermetallics in High Strength Aluminum Alloys

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廖飞 1   范世通 1   邓运来 2   张劲 3  
文摘 采用第一性原理平面波赝势方法,计算Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金主要中间相Al_2Cu,Al_2CuMg和MgZn_2的结合能、形成焓、弹性常数及态密度。计算结果表明: 3相结合能按MgZn_2 > Al_2CuMg > Al_2Cu顺序递减;形成焓按MgZn_2 > Al_2Cu > Al_2CuMg顺序递减; Al_2Cu具有很高的弹性模量,同时具有一定的塑性,可以作为合金的强化相; Al_2CuMg是典型的脆性相,并表现出明显的各向异性,容易诱导产生裂纹; MgZn_2具有良好的塑性,同时熔点较低,是合金的主要强化相; 3相中均存在离子键的相互作用,提高了结构稳定性;通过适当降低Cu,Mg含量,提高Zn的含量,有利于生成MgZn_2相,进一步提高合金的综合性能。
其他语种文摘 Structural stabilities,mechanical properties and electronic structures of Al_2Cu,Al_2CuMg and MgZn_2 intermetallics in Al-Zn- Mg-Cu aluminum alloys were determined from the first-principle calculations by VASP based on the density functional theory. The results show that the cohesive energy (Ecoh) decreases in the order MgZn_2 > Al_2CuMg > Al_2Cu,whereas the formation enthalpy (ΔH) decreases in the order MgZn_2 > Al_2Cu > Al_2CuMg. Al_2Cu can act as a strengthening phase for its ductile and high Young’s modulus. The Al_2CuMg phase exhibits elastic anisotropy and may act as a crack initiation point. MgZn_2 has good plasticity and low melting point, which is the main strengthening phase in the Al-Zn-Mg-Cu aluminum alloys. Metallic bonding mode coexists with a fractional ionic interaction in Al_2Cu,Al_2CuMg and MgZn_2,and that improves the structural stability. In order to improve the alloys’performance further, the generation of MgZn_2 phase should be promoted by increasing Zn content while Mg and Cu contents are decreased properly.
来源 航空材料学报 ,2016,36(6):1-8 【核心库】
DOI 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.6.001
关键词 高强铝合金 ; 中间相 ; 第一性原理 ; 力学性能
地址

1. 中南大学材料科学与工程学院, 长沙, 410083  

2. 中南大学材料科学与工程学院, 有色金属材料科学与工程教育部重点实验室, 长沙, 410083  

3. 中南大学轻合金研究院, 长沙, 410083

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1005-5053
学科 金属学与金属工艺
基金 国家973计划
文献收藏号 CSCD:5871226

参考文献 共 32 共2页

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引证文献 8

1 黄高仁 Mg含量对亚快速凝固Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织与性能的影响 材料工程,2018,46(9):109-114
CSCD被引 0 次

2 李博 离子液体在有机光电转换器件中的应用研究进展 材料导报,2018,32(12A):4116-4124
CSCD被引 2

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