鋁及其合金由于其優(yōu)異的性能而廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域,它的產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵,在有色金屬中排名第一。與鋼類似,鋁合金也遭受腐蝕,因此,已經(jīng)對(duì)鋁合金的耐蝕性給予了極大的關(guān)注。眾所周知,鋁合金在鑄造和熱處理過程中不可避免地會(huì)析出一些第二相,例如θ相,T1相和S相等。通過電化學(xué)分析,可以發(fā)現(xiàn)合金中第二相與鋁基體之間的電子功函數(shù)差是腐蝕鋁合金的主要?jiǎng)恿�。S相和T1相是Al-Cu合金中常見的析出相,這二者的腐蝕行為對(duì)Al-Cu合金的耐腐蝕性具有至關(guān)重要的影響。本文在原子尺度上研究了S相和T1相的腐蝕機(jī)理,運(yùn)用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法計(jì)算了S相和T1相的表面能和功函數(shù),并討論了應(yīng)力和電化學(xué)環(huán)境（H₂O和Cl^-）對(duì)T1相的影響。得出的結(jié)論如下:1.計(jì)算了S相的表面能、表面電子功函數(shù)和界面替位能。不同的終結(jié)面具有不同的表面性質(zhì),這取決于表面原子密度和終結(jié)面的元素組成。功函數(shù)的計(jì)算結(jié)果表明,終結(jié)面的鎂含量越高,則功函數(shù)越低,耐腐蝕性越差。替位能的結(jié)果顯示,合金原子傾向于在界面處偏析,Fe和Si由于原子半徑小且電負(fù)性高,明顯促進(jìn)了S相的析出。2.計(jì)算了T1相的表... 

【文章來源】：桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

S相的單胞模型

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文5S相是2ⅹⅹⅹ鋁合金中常見的析出相，同時(shí)含有不活潑元素Cu和活潑元素Mg，其腐蝕過程比較復(fù)雜，有實(shí)驗(yàn)研究[34-35,62]認(rèn)為S相腐蝕的原因有兩種：一種是認(rèn)為S相含有腐蝕電位較低的Mg、Al，二者又都是活潑性元素，所以，S相在腐蝕剛開始充當(dāng)陽(yáng)極，首先發(fā)生溶解，之后使得S相中高腐蝕電位Cu含量增加、富集，含Cu較多的S轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O而受到保護(hù)，造成鋁基體的腐蝕。還有一種認(rèn)為S相本身不發(fā)生溶解，直接是S相周圍的顆粒發(fā)生腐蝕。但具體的腐蝕過程，仍需要進(jìn)一步的研究，目前還沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn)[63-64]。S相的單胞模型如圖1.1所示。圖1.1S相的單胞模型Fig.1.1SinglecellmodelofSphase（5）Al6Cu4Li3（T1相）T1相是Al-Cu-Li合金中最主要的強(qiáng)化析出相，鋁中Li的加入降低了合金的密度，增加了合金的剛度，而與Cu的結(jié)合促進(jìn)了析出強(qiáng)化，從而獲得了高強(qiáng)度的沉淀析出物。然而，T1相的存在可能增加合金的腐蝕敏感性，以往的研究表明，T1相通常作為合金基體的陽(yáng)極，導(dǎo)致陽(yáng)極的溶解和腐蝕[65-67]。針對(duì)T1相造成的（亞）晶界腐蝕也存在幾種不同的觀點(diǎn)。Buchheit等[68]通過研究提出了T1相陽(yáng)極溶解，導(dǎo)致（亞）晶界腐蝕的觀點(diǎn)，并且發(fā)現(xiàn)T1相的濃度較高時(shí)，亞晶界對(duì)局部腐蝕尤為敏感。Kumai等[69]則認(rèn)為是（亞）晶圖1.2T1相的單胞模型Fig.1.2SinglecellmodelofT1phase

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2.1自恰方法求解Kohn-Sham方程流程圖Fig.2.1Flowchartofself-consistentmethodforsolvingKohn-Shamequation2.3軟件介紹本論文計(jì)算所用的計(jì)算模型均是由MaterialsStudio(MS)中的CASTEP模塊來進(jìn)行建模的，而計(jì)算所用的軟件是TheViennaAbinitiosimulationpackage(VASP)。以下，我們將對(duì)這兩個(gè)軟件進(jìn)行介紹。2.3.1CASTEP本文中微觀電子模型均是使用MS中CASTEP模塊來進(jìn)行構(gòu)建的，全稱是CambridgeSequentialTotalEnergyPackage，CASTEP主要用來Fortran語(yǔ)言編程，屬于量子化模板。此模塊是由劍橋大學(xué)凝聚態(tài)物理小組基于DFT理論開發(fā)的一套研究固體材料物理化學(xué)性質(zhì)的從頭算量子力學(xué)程序。MS中CASTEP模塊，基于第一性原理的計(jì)算可以廣泛應(yīng)用于多種體系（包含半導(dǎo)體、液晶、礦物等）的特性研究，這些特性包含有表面性質(zhì)、點(diǎn)缺陷（替位摻雜、間隙原子、空位）、線缺陷（孿晶界、位錯(cuò)）、面缺陷（堆垛層錯(cuò)、小角度晶界）和光學(xué)特性、化學(xué)特性（能級(jí)分裂圖）、電子結(jié)構(gòu)（能帶、態(tài)密度、電荷密度分布）、

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]拉應(yīng)力條件下微弧氧化膜對(duì)鋁合金腐蝕及電化學(xué)行為的影響[J]. 花天順,宋仁國(guó),宗玙,蔡思偉,王超.  中國(guó)表面工程. 2019(03)
[2]焊后熱處理對(duì)Al-Mg-Zn（-Sc-Zr）合金焊絲焊接7075鋁合金焊接接頭組織和性能的影響[J]. 熊斯,唐鑫,王春霞,胡清華.  材料導(dǎo)報(bào). 2019(16)
[3]7020超高強(qiáng)鋁合金的應(yīng)力腐蝕行為研究[J]. 羅先甫,查小琴,劉曉勇,張文利.  材料保護(hù). 2019(06)
[4]晶粒組織對(duì)Al-Zn-Mg合金抗應(yīng)力腐蝕性能的影響[J]. 葉凌英,姚學(xué)彬,唐建國(guó),李紅萍,張新明.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(05)
[5]Effect of Mo Addition on Corrosion Behavior of High-Entropy Alloys CoCrFeNiMox in Aqueous Environments[J]. Xu-Liang Shang,Zhi-Jun Wang,Qing-Feng Wu,Jin-Cheng Wang,Jun-Jie Li,Jia-Kang Yu.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(01)
[6]SiCp/Al-5Mg復(fù)合焊絲焊接7075鋁合金TIG焊接工藝及接頭組織性能分析[J]. 胡清華,張義福,熊斯,唐鑫.  稀有金屬. 2019(10)
[7]Cu摻雜6000系鋁合金中β?相的第一性原理研究[J]. 溫柏楊,賈志宏,吳小志,劉慶.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2018(10)
[8]Effect of O–O bonds on p-type conductivity in Ag-doped ZnO twin grain boundaries[J]. 吳靜靜,唐鑫,龍飛,唐壁玉.  Chinese Physics B. 2018(05)
[9]7A04鋁合金應(yīng)力腐蝕敏感性及裂紋萌生與擴(kuò)展行為[J]. 杜娟,田輝,陳亞軍,王付勝,陳翹楚,褚弘.  材料工程. 2018(04)
[10]高強(qiáng)鋁合金中間相Al2Cu,Al2CuMg和MgZn2性能的第一性原理計(jì)算[J]. 廖飛,范世通,鄧運(yùn)來,張勁.  航空材料學(xué)報(bào). 2016(06)

博士論文
[1]電子功函數(shù)的計(jì)算及其在材料表面電化學(xué)問題研究中的應(yīng)用[D]. 王健.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]7000系鋁合金中主要合金元素對(duì)其性能及微觀組織的影響[D]. 劉萍.湖南大學(xué) 2013
[2]少量Si、Ag、Li對(duì)低Cu/Mg比Al-Cu-Mg合金微觀組織結(jié)構(gòu)與性能的影響[D]. 王詩(shī)勇.中南大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3590978