鎂合金作為工業(yè)應(yīng)用中質(zhì)量較輕的金屬材料,憑借著其良好的性能優(yōu)勢(shì),得以在汽車制造、航空航天、3C電子、軌道交通和生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)廣泛應(yīng)用。但是,由于應(yīng)用形式日益呈現(xiàn)多樣性與復(fù)雜化,對(duì)于鎂合金的性能要求也越來越高。研究表明提高鎂合金力學(xué)性能的有效途徑是利用稀土元素對(duì)鎂合金進(jìn)行合金化處理。一直以來稀土Mg-Zn-RE合金,因其優(yōu)異的力學(xué)性能和獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)而備受關(guān)注。在Mg-Zn合金中添加稀土Y、La元素,不僅可以通過形成穩(wěn)定的準(zhǔn)晶體強(qiáng)化相來改善周圍的力學(xué)性能,而且可以改善鎂合金的高溫強(qiáng)度和耐蠕變性。此外,稀土元素還可以極大提升鎂合金斷后伸長(zhǎng)率和沖擊韌性。為了系統(tǒng)研究稀土元素Y、La對(duì)Mg-Zn合金的強(qiáng)化機(jī)理,本文利用第一性原理計(jì)算方法,對(duì)生成于Mg-Zn-Y（La）系金屬間化合物的熱力學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能、電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,同時(shí)利用第一性原理加壓計(jì)算方法和拉伸計(jì)算方法重點(diǎn)研究了各化合物在高壓環(huán)境下的性能表現(xiàn)以及稀土元素Y、La原子固溶于鎂基體后對(duì)鎂基體的強(qiáng)化效果及強(qiáng)化機(jī)制。首先,本文計(jì)算分析了稀土元素Y、La加入Mg-Zn合金后,在金屬間起強(qiáng)化作用的合金化合物MgZn₂

【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 鎂及鎂合金概述
        1.1.1 純鎂的性質(zhì)及開發(fā)
        1.1.2 鎂合金的性質(zhì)及特點(diǎn)
        1.1.3 鎂合金的開發(fā)及應(yīng)用
    1.2 鎂合金的強(qiáng)化機(jī)理
        1.2.1 固溶強(qiáng)化
        1.2.2 沉淀析出強(qiáng)化
        1.2.3 彌散強(qiáng)化
        1.2.4 細(xì)晶強(qiáng)化
    1.3 Mg-Zn系合金概述
        1.3.1 Mg-Zn-M(M=Zr、Cu)系合金
        1.3.2 Mg-Zn-RE系合金
    1.4 稀土鎂合金研究概述
        1.4.1 稀土元素在鎂合金中的強(qiáng)化作用
        1.4.2 稀土鎂合金的研究進(jìn)展
        1.4.3 Y、La元素對(duì)鎂合金性能的影響
    1.5 第一性原理計(jì)算研究進(jìn)展概述
        1.5.1 第一性原理計(jì)算的作用
        1.5.2 第一性原理在Mg-Zn-Y(La)系合金中的研究
        1.5.3 第一性原理研究合金加壓過程中的性能變化
        1.5.4 第一性原理研究合金的固溶強(qiáng)化作用
    1.6 論文的研究的意義及研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 研究意義
        1.6.2 研究?jī)?nèi)容
第2章 計(jì)算理論及方法
    2.1 多粒子薛定諤方程及近似
        2.1.1 波恩-奧本海默(BO)近似
        2.1.2 單電子近似(Hartree-Fock近似)
    2.2 密度泛函理論(DFT)概述
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
        2.2.3 交換關(guān)聯(lián)函數(shù)
    2.3 平面波贗勢(shì)法
    2.4 CASTEP計(jì)算程序和計(jì)算步驟
第3章 Mg-Zn-Y(La)合金中金屬間化合物的第一性原理計(jì)算
    3.1 Mg-Zn-Y(La)系金屬間化合物的計(jì)算模型和方法
        3.1.1 晶體結(jié)構(gòu)模型
        3.1.2 計(jì)算參數(shù)設(shè)置
    3.2 Mg-Zn-Y(La)系金屬間化合物的計(jì)算結(jié)果及分析
        3.2.1 平衡晶格參數(shù)
        3.2.2 熱力學(xué)穩(wěn)定性
        3.2.3 力學(xué)性能
        3.2.4 熔點(diǎn)和硬度
        3.2.5 電子結(jié)構(gòu)分析
    3.3 本章小結(jié)
第4章 壓力下Mg-Zn-Y(La)系金屬間化合物性能變化規(guī)律研究
    4.1 壓力下金屬間三元化合物Mg_3Zn_3Y_2的第一性原理計(jì)算
        4.1.1 計(jì)算方法和參數(shù)設(shè)置
        4.1.2 壓力下Mg_3Zn_3Y_2晶體結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性
        4.1.3 壓力下Mg_3Zn_3Y_2力學(xué)性能變化
        4.1.4 壓力下Mg_3Zn_3Y_2電子結(jié)構(gòu)變化
        4.1.5 壓力下Mg_3Zn_3Y_2熔點(diǎn)和硬度變化
    4.2 壓力下金屬間二元化合物MgZn_2和Mg_2Y的第一性原理計(jì)算
        4.2.1 計(jì)算方法和參數(shù)設(shè)置
        4.2.2 壓力下MgZn_2和Mg_2Y晶體結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性
        4.2.3 壓力下MgZn_2和Mg_2Y力學(xué)性能變化
        4.2.4 壓力下MgZn_2和Mg_2Y彈性各向異性變化
        4.2.5 壓力下MgZn_2和Mg_2Y電子結(jié)構(gòu)的變化
    4.3 壓力下金屬間二元化合物Mg_2La和 Mg_3La的第一性原理計(jì)算
        4.3.1 計(jì)算方法和參數(shù)設(shè)置
        4.3.2 壓力下Mg_2La和 Mg_3La晶體結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性
        4.3.3 壓力下Mg_2La和 Mg_3La力學(xué)性能變化
    4.4 本章小結(jié)
第5章 Zn、Y、La元素合金化對(duì)鎂基體強(qiáng)化效果的研究
    5.1 元素含量為1.8at.%時(shí)α-Mg固溶體的拉伸性能
        5.1.1 晶體結(jié)構(gòu)模型
        5.1.2 計(jì)算方法和參數(shù)設(shè)置
        5.1.3 合金元素對(duì)鎂基體強(qiáng)化效果的計(jì)算
    5.2 元素含量為3.7at.%時(shí)α-Mg固溶體的拉伸性能
        5.2.1 晶體結(jié)構(gòu)模型
        5.2.2 計(jì)算方法和參數(shù)設(shè)置
        5.2.3 合金元素對(duì)鎂基體強(qiáng)化效果的計(jì)算
    5.3 X(X=Zn、Y、La)原子固溶濃度對(duì)Mg-X合金拉伸性能的影響
        5.3.1 Zn原子固溶濃度對(duì)合金抗拉性能的影響
        5.3.2 Y原子固溶濃度對(duì)合金抗拉性能的影響
        5.3.3 La原子固溶濃度對(duì)合金抗拉性能的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3702800