本文關(guān)鍵詞：Mg-Zn系鎂合金第一性原理計(jì)算，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),第一性原理計(jì)算方法在科學(xué)研究的諸多領(lǐng)域得到長(zhǎng)足發(fā)展,包括凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、化學(xué)等。該計(jì)算方法己經(jīng)成為科學(xué)研究中的一個(gè)常用的手段,與理論、實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)三足鼎立之勢(shì)。本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法,對(duì)鎂基合金中,Mg-Zn-Cu合金的金屬間化合物的能量及性能進(jìn)行了計(jì)算,希望為Mg-Zn-Cu合金的開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。本文運(yùn)用Materials Studio軟件中CASTEP程序軟件包,計(jì)算了Mg-Zn-Cu合金系中MgCu2、MgZn2及CuZn三種金屬間化合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)和德拜溫度。合金形成熱和結(jié)合能的計(jì)算結(jié)果表明在三種金屬間化合物中MgCu2具有最強(qiáng)的合金形成能力及相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。利用電子結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果中的態(tài)密度、布居分析及金屬性分析,進(jìn)一步證實(shí)了金屬間化合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。MgCu2、MgZn2及CuZn化合物的力學(xué)性質(zhì)(彈性常數(shù)、體模量、剪切模量、楊氏模量、泊松比)結(jié)果表明CuZn的抗變形能力最強(qiáng)、剛度及硬度最大,三種金屬間化合物均為延性相。由彈性常數(shù)可以推導(dǎo)出德拜溫度,CuZn的德拜溫度最高。本文進(jìn)一步計(jì)算了0-80GPa范圍內(nèi),不同壓力下MgCu2和MgZn2兩相的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、力學(xué)性質(zhì)、硬度、電子結(jié)構(gòu)以及德拜溫度。計(jì)算了MgCu2和MgZn2的合金形成熱、結(jié)合能、彈性常數(shù),研究了MgCu2和MgZn2的彈性模量、泊松比、柯西壓力,并計(jì)算了MgZn2彈性各向異性。結(jié)果表明MgCu2和MgZn2的體模量、剪切模量、楊氏模量、泊松比和柯西壓力,均隨壓力的增加而升高;二者均為延性相,在0-80GPa范圍內(nèi)隨著壓力的增加其延展性越好且加壓并不會(huì)改變其延/脆性;MgZn2各向異性程度隨壓力增加而略微減小。此外,計(jì)算了在壓力作用下MgCu2和MgZn2的態(tài)密度,隨著壓力的改變,參與雜化的電子成分也發(fā)生改變。
【關(guān)鍵詞】：第一性原理計(jì)算 Mg-Zn-Cu系合金 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 力學(xué)性質(zhì) 電子性質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 鎂合金概述9-14
• 1.1.1 鎂合金的性質(zhì)9-10
• 1.1.2 鎂合金的應(yīng)用10-13
• 1.1.3 鎂合金的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2 鎂合金中合金元素及其作用14-15
• 1.3 第一性原理的發(fā)展與應(yīng)用15-18
• 1.4 第一性原理在鎂合金研究中的應(yīng)用18-19
• 1.4.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算18
• 1.4.2 合金相穩(wěn)定性的計(jì)算18
• 1.4.3 電子結(jié)構(gòu)的計(jì)算18-19
• 1.4.4 合金相力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算19
• 1.4.5 其他方面的應(yīng)用19
• 1.5 研究意義及內(nèi)容19-21
• 1.5.1 研究意義19-20
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容20-21
• 第2章 第一性原理的理論背景及計(jì)算軟件21-26
• 2.1 密度泛函理論21-22
• 2.1.1 Thomas－Fermi模型21
• 2.1.2 Hohenberg－Kohn定理21-22
• 2.1.3 Kohn－Sham方程22
• 2.2 多粒子系統(tǒng)的薛定諤方程22-24
• 2.2.1 Born－Oppenheimer近似22-23
• 2.2.2 Hartree－Fock近似23-24
• 2.3 交換關(guān)聯(lián)能量泛函24
• 2.3.1 局域密度近似（LDA）24
• 2.3.2 廣義梯度近似（GGA）24
• 2.4 CASTEP軟件包簡(jiǎn)介24-26
• 第3章 Mg-Zn-Cu合金中金屬間化合物的理論研究26-39
• 3.1 計(jì)算模型26-27
• 3.2 計(jì)算方法27
• 3.3 Mg-Zn-Cu合金中金屬間化合物的計(jì)算結(jié)果及分析27-39
• 3.3.1 晶體結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性27-30
• 3.3.2 力學(xué)性質(zhì)30-33
• 3.3.3 硬度33-34
• 3.3.4 電子結(jié)構(gòu)34-37
• 3.3.5 德拜溫度37-39
• 第4章 高壓下MgCu_2和MgZn_2相的理論研究39-60
• 4.1 計(jì)算方法39
• 4.2 MgCu_2的計(jì)算結(jié)果及分析39-49
• 4.2.1 晶體結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性39-41
• 4.2.2 力學(xué)性質(zhì)41-44
• 4.2.3 電子結(jié)構(gòu)44-48
• 4.2.4 德拜溫度48-49
• 4.3 MgZn_2的計(jì)算結(jié)果及分析49-60
• 4.3.1 晶體結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性49-50
• 4.3.2 力學(xué)性質(zhì)50-53
• 4.3.3 彈性各向異性53-55
• 4.3.4 電子結(jié)構(gòu)55-58
• 4.3.5 德拜溫度58-60
• 第5章 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 在學(xué)研究成果65-66
• 致謝66

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