本文關(guān)鍵詞：稀土元素對Mg-Al合金性能影響的第一性原理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鎂合金密度小,重量輕,是不錯的工程結(jié)構(gòu)材料,而且減震性和散熱性好,電磁屏蔽性、比強(qiáng)度和比剛度高,在不同領(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用。同時也有很多缺點(diǎn),易燃,塑性差,耐蝕性差等因素限制了其部分應(yīng)用,提高其力學(xué)性能顯得非常迫切。稀土元素在提高合金綜合力學(xué)性能方面起著重要作用,使其得到廣泛應(yīng)用。本文通過第一性原理研究B2-MgRE(RE=La,Sc,Y,Lu)以及Mg-Al-Ce和Mg-Al-Gd的合金中金屬間化合物的性能對我們所做的實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)。本文通過第一性原理贗勢平面波的方法,對Mg-RE合金系金屬間化合物MgLa,MgSc,MgY和MgLu四相進(jìn)行了計算,其中包括形成焓,結(jié)合能,彈性常數(shù)及態(tài)密度。形成焓和結(jié)合能的計算結(jié)果表明:MgLa的合金化能力最強(qiáng),MgLu相的結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定;彈性模量的計算結(jié)果表明:四相都表現(xiàn)為脆性,相比而言,MgSc相的塑性更差,而MgY的塑性相對較好;態(tài)密度和金屬性分析表明:四相中均存在弱離子鍵和金屬鍵,金屬鍵由強(qiáng)到弱順序依次為MgY,MgLa,MgSc,MgLu。對在Mg-Al基合金中添加Ce元素形成的Mg-Al-Ce金屬間化合物的性能進(jìn)而分析,確定Ce在鎂合金的作用以及對其的影響。本文研究了六種Mg-Al-Ce合金的金屬間化合物,包括它們的晶格常數(shù)、結(jié)合能、形成焓、彈性常數(shù)和態(tài)密度等。通過計算得出的結(jié)果,分析所得結(jié)果,對其性能進(jìn)行判斷,為做實(shí)驗(yàn)研究提高一定的參考。計算了Mg-Al-Gd合金系金屬間化合物Al2Gd、Mg17Al12、Mg3Gd、Mg2Gd和MgGd五相的形成焓,結(jié)合能,彈性常數(shù)及態(tài)密度。主強(qiáng)化相Mg2Gd相的形成熱和結(jié)合能的絕對值都是最大的,說明在Mg-Al-Gd合金系中是最容易生成且是最穩(wěn)定的強(qiáng)化相;彈性模量的計算結(jié)果表明:Al2Gd、Mg17Al12、Mg3Gd,Mg2Gd和MgGd在力學(xué)上都是穩(wěn)定的,且Al2Gd、Mg17Al12、Mg3Gd都是脆性材料,結(jié)合彈性模量和態(tài)密度分析,得出Al2Gd是脆性最大的相;態(tài)密度分析表明:各相的主波峰區(qū)域均來自各原子s和p軌道電子的雜化。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Al合金 Ce Gd 第一性原理
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 鎂及鎂合金10-13
• 1.1.1 鎂合金的分類10-11
• 1.1.2 鎂合金的特點(diǎn)11-12
• 1.1.3 鎂合金的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-13
• 1.2 Mg-Al-Ce和Mg-Al-Gd合金系13-15
• 1.2.1 Mg-Al-Ce系鎂合金14
• 1.2.2 Mg-Al-Gd系鎂合金14-15
• 1.3 第一性原理計算15-16
• 1.4 本課題的研究意義、目的以及內(nèi)容16
• 1.4.1 課題研究的意義和目的16
• 1.4.2 課題研究的內(nèi)容16
• 1.5 計算方法16-21
• 1.5.1 密度泛函理論DFT（Density Functional Theory）16-18
• 1.5.2 近似方法18-19
• 1.5.3 交換-關(guān)聯(lián)能函數(shù)近似19-20
• 1.5.4 贗勢方法20-21
• 第2章 Mg-RE（RE=La，Sc，Y，Lu）中B2型金屬間化合物的電子結(jié)和力學(xué)性能的理論研究21-28
• 2.1 計算方法與模型21-22
• 2.1.1 計算方法21
• 2.1.2 計算模型21-22
• 2.2 計算結(jié)果與分析22-27
• 2.2.1 形成熱和結(jié)合能22-23
• 2.2.2 彈性常數(shù)23-26
• 2.2.3 態(tài)密度26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 Mg-Al-Ce合金的電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的理論研究28-38
• 3.1 計算方法與模型28-29
• 3.2 計算結(jié)果與討論29-36
• 3.2.1 晶格參數(shù)29-30
• 3.2.2 結(jié)合能30-31
• 3.2.3 形成焓31-33
• 3.2.4 電子特性33-34
• 3.2.5 彈性性能34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-38
• 第4章 Mg-Al-Gd合金的中間化合物的理論研究38-48
• 4.1 計算參數(shù)設(shè)置38
• 4.2 計算模型38-40
• 4.3 計算結(jié)果與討論40-46
• 4.3.1 平衡晶格常數(shù)40
• 4.3.2 形成熱40-42
• 4.3.3 結(jié)合能42
• 4.3.4 彈性性質(zhì)42-45
• 4.3.5 電子結(jié)構(gòu)45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-48
• 結(jié)論48-49
• 參考文獻(xiàn)49-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果54-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目55-56
• 致謝56-57

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