本文關(guān)鍵詞：Al-Mg-Si合金液固結(jié)構(gòu)關(guān)系和固態(tài)電阻率的研究

  更多相關(guān)文章： Al-Mg-Si合金 第一性原理 電阻測(cè)試 DSC測(cè)試

【摘要】：本文運(yùn)用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬方法分析Al85Mg10Si5和Al85Mg1Si14合金的液態(tài)、過飽和固溶體和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。采用的分析方法主要有偏偶相關(guān)函數(shù)gij(r)、配位數(shù)Nij和化學(xué)短程序。通過高溫高精度電阻測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試Al-Mg-Si合金升溫過程電阻率的變化,并結(jié)合差式掃描量熱法(DSC)分析合金升溫過程DSC曲線的變化,發(fā)現(xiàn)電阻率變化對(duì)應(yīng)溫度區(qū)間與DSC曲線熱流變化對(duì)應(yīng)溫度區(qū)間符合的很好。通過第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬方法對(duì)Al85Mg10Sis合金的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn),在液態(tài)、過飽和固溶體和非晶態(tài)合金中Al-Si和Mg-Si是主要的化學(xué)短程序,并且Mg與Si原子間的相互作用最強(qiáng),可能形成了Mg-Si異類原子團(tuán)簇。同時(shí),Al85Mg10Si5過飽和固溶體中Si原子間相互分離的趨勢(shì)比液態(tài)合金強(qiáng),表明過飽和固溶體的化學(xué)有序性比液態(tài)合金好。Al85Mg10Si5非晶合金中g(shù)sisi(r)曲線第一峰與第二峰之間為零,表明Si原子間相互分離,或者直接形成了單獨(dú)的Si-Si原子團(tuán)簇。同時(shí),Al85Mg10Si5非晶合金中g(shù)AlAl(r)曲線的第二峰出現(xiàn)了表征非晶特征的明顯的劈裂峰。Al185Mg1Si14合金的液態(tài)、過飽和固溶體和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)Al-Mg是主要的化學(xué)短程序,Si原子間相互分離的趨勢(shì)大于Al85Mg10Si5合金。Al185Mg1Si14非晶合金中g(shù)Alsi(r)曲線的第二峰出現(xiàn)了明顯的劈裂,表明合金在3.3×1014列s快冷時(shí)出現(xiàn)了非晶。由于電阻率對(duì)金屬及合金的組織結(jié)構(gòu)具有敏感性,能夠有效地表征它們結(jié)構(gòu)的變化,所以我們嘗試采用高溫高精度電阻測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試Al-Mg-Si合金在升溫過程中電阻率的變化情況。Al-(0.3-0.4.wt%)Mg-7.wt%Si合金澆注試棒(試棒)的電阻率隨溫度的升高可以分為三個(gè)部分：首先合金的電阻率隨溫度的升高呈現(xiàn)線性增加,隨后電阻率隨溫度升高幾乎不再增加,最后電阻率隨著溫度的升高繼續(xù)線性增加。對(duì)比純Al試棒、純Al線和Al-Si合金試棒,發(fā)現(xiàn)第二部分電阻率幾乎不變可以解釋為兩方面。一是在加熱過程中合金中的原子與空位擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇,空位被Si和Mg原子俘獲,電子的散射減小導(dǎo)致合金的電阻變��；二是Al合金的電阻隨溫度的升高而變大。用高純?cè)吓渲频腁l-Mg-Si合金試棒的電阻率較工業(yè)純配制的合金的電阻率小,是因?yàn)楦呒冊(cè)吓渲频暮辖鹬泻休^少的雜質(zhì),電子散射作用較弱。目前關(guān)于電阻率變化與固溶體化學(xué)序變化的聯(lián)系沒有建立起來。進(jìn)一步地,運(yùn)用升溫DSC測(cè)試純Al試棒、純Al線、Al-Si和Al-Mg-Si合金試棒,發(fā)現(xiàn)Al-Mg-Si合金試棒DSC曲線與電阻率變化的第二部分在誤差范圍內(nèi)相符的很好,出現(xiàn)了明顯的放熱峰,表明合金中Mg、Si原子俘獲了原子空位,使合金中原子的排列更為有序。同時(shí)純Al試棒、純Al導(dǎo)線的DSC曲線在200℃以上沒有出現(xiàn)放熱峰與吸熱峰,Al-Si試棒DSC曲線也出現(xiàn)了放熱峰,可以理解為合金中出現(xiàn)的一些空位被Si原子俘獲。
【關(guān)鍵詞】：Al-Mg-Si合金 第一性原理 電阻測(cè)試 DSC測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要12-14
• ABSTRACT14-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 選題背景及意義16-17
• 1.2 Al-Mg-Si合金時(shí)效析出特性的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.1 Mg、Si原子團(tuán)簇和Mg-Si異類原子團(tuán)簇18-19
• 1.2.2 GP區(qū)19
• 1.2.3 β"相19
• 1.2.4 β'相19-20
• 1.2.5 β相20
• 1.3 Al-Mg-Si合金時(shí)效析出特性的研究方法20-23
• 1.3.1 時(shí)效析出演變過程的研究方法20-21
• 1.3.2 局部結(jié)構(gòu)探究方法21
• 1.3.3 直接成像方法21-22
• 1.3.4 計(jì)算模擬方法22-23
• 1.4 金屬液態(tài)和非晶態(tài)合金結(jié)構(gòu)23
• 1.5 研究的內(nèi)容及目的23-24
• 第二章 計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)方法24-36
• 2.1 計(jì)算方法24-28
• 2.1.1 第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬24
• 2.1.2 密度泛函理論24-25
• 2.1.3 模擬條件25-27
• 2.1.4 贗勢(shì)函數(shù)27
• 2.1.5 VASP軟件包27-28
• 2.2 結(jié)構(gòu)分析方法28-31
• 2.2.1 雙體分布函數(shù)28-30
• 2.2.2 偏配位數(shù)30
• 2.2.3 化學(xué)短程序30-31
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法31-35
• 2.3.1 高溫高精度電阻測(cè)試原理31-33
• 2.3.2 高溫高精度電阻測(cè)試系統(tǒng)33
• 2.3.3 高溫電阻爐的使用33-34
• 2.3.4 電阻測(cè)試和數(shù)據(jù)處理34-35
• 2.3.5 差式掃描量熱分析35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 Al-Mg-Si合金液固結(jié)構(gòu)研究36-52
• 3.1 引言36-37
• 3.2 Al_(85)Mg_(10)Si_5合金液固結(jié)構(gòu)37-45
• 3.2.1 Al_(85)Mg_(10)Si_5液態(tài)合金結(jié)構(gòu)37-41
• 3.2.2 Al_(85)Mg_(10)Si_5過飽和固溶體結(jié)構(gòu)41-42
• 3.2.3 Al_(85)Mg_(10)Si_5非晶合金結(jié)構(gòu)42-45
• 3.3 Al_(185)Mg_(1)Si_(14)合金液固結(jié)構(gòu)45-51
• 3.3.1 偏偶相關(guān)函數(shù)分析45-48
• 3.3.2 偏配位數(shù)和化學(xué)短程序分析48-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 Al-Mg-Si合金固態(tài)電阻率及DSC測(cè)試52-72
• 4.1 引言52
• 4.2 高溫高精度電阻測(cè)試系統(tǒng)的溫度標(biāo)定52-56
• 4.3 鋁及其合金電阻率與DSC分析56-58
• 4.3.1 電阻率分析56-57
• 4.3.2 DSC分析57-58
• 4.4 Al試棒、Al導(dǎo)線電阻率與DSC分析58-60
• 4.4.1 電阻率分析58-60
• 4.4.2 DSC分析60
• 4.5 Al-Si合金電阻率與DSC分析60-64
• 4.5.1 不同成分與純度的Al-Si合金電阻率分析60-61
• 4.5.2 Al-Si7(高純Al)合金電阻率與DSC分析61-62
• 4.5.3 Al-Si7(高純Al、Si)合金電阻率與DSC分析62-63
• 4.5.4 Al-Si11合金電阻率與DSC分析63-64
• 4.6 Al-Mg-Si合金電阻率與DSC分析64-67
• 4.6.1 不同成分、純度與不同實(shí)驗(yàn)條件的Al-Mg-Si合金電阻率分析64-65
• 4.6.2 Al-Mg0.3-Si7合金電阻率與DSC分析65-66
• 4.6.3 Al-Mg0.4-Si7合金電阻率與DSC分析66-67
• 4.7 Al-Mg-Si合金電阻率(退火、升溫)67-69
• 4.8 Al-Mg-Si合金結(jié)構(gòu)與電阻率的關(guān)系69
• 4.9 本章小結(jié)69-72
• 第五章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80-81
• 附件81

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本文編號(hào)：591477