镁锂铝合金界面结构与性能第一性原理计算

发布时间：2021-07-28 23:56

　　Li元素是最轻的金属元素,其低密度、高塑性等性质补足了 Mg合金在塑性上的缺陷,并进一步扩大了 Mg合金低密度的优势。Mg-Li合金是当今世界上最轻的结构材料,具有高比强度、低密度、高电磁屏蔽性等优良性能,被认为是实现航空航天、汽车、3C等行业轻量化发展的是最优选择。而其较低的绝对强度严重制擘了Mg-Li合金在工业中的应用和推广。本文采用第一性原理计算的方法,计算了 Mg-Li-Al合金中基体α-Mg/β-Li界面和基体与第二相间的β-Li/AlLi界面,并且计算了第二相AlLi相及掺杂Zn元素后的性能,验证了其提升合金强度的可能性,从原子尺度上揭示了第二相在Mg-Li双相合金中的增强机理。本工作的结论可以为后续开发新型Mg-Li合金提供理论依据,缩短开发周期,降低开发成本。本文的主要工作内容与结论如下:（1）计算了α-Mg、β-Li和AlLi体相的结构性质,并与现有的计算值与实验值对比,验证了本工作计算的可靠性。本工作分别选择Mg（0001）表面与β-Li（011）表面以及β-Li（011）表面和AlLi（011）表面来搭建α-Mg（0001）/β-Li（011）界面模型和β-Li（... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１⑷纯镁的晶体结构１ｍ?（ｂ）（ｃ）特征品｜丨１１＿和（ｄ）品卩｜Ｊ｜１２１??

?第Ｉ章绪论???１．２镁锂合金??１．２．１镁锂合金特性??在汽车和航空航天工业中，减轻重量是提高效率最有效的方法。新型轻质高??强度结构材料的开发是国际材料领域的研宄重点。而镁锂合金在刚刚研发出现，??就获得了广泛的关注，被冠以最轻的金属材料，节能材料等称号。在各种镁合金??中，镁锂合金的密度最低，约为１．３－１．６ｇ／ｃｍ３，比其他镁合金轻２５％｜｜（）｜。而晶??体结构的转变是镁锂合金的最大的特点，其晶体结构会随Ｌｉ元素含量的增加从??ｈｅｐ结构向ｂｃｃ结构转变。如图１．２?Ｍｇ－Ｌｉ二元扣图所示，随着Ｌｉ含量的增加，??ａ相的晶格参数比（ｃ／ａ）减小，当锂元素超过了?５．７?ｗｔ％时，基体为ａ相与ｐ相??的混合体，这使得晶面之间更容易发生滑动ｌ２Ｇ＿２２１。??？＇ｉｓ’、??０?２０３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?％?１００??７００?！￣１?１?＊?！?１?１?＇?？??麵Ｖｖ??５００＇?ＸＸ?，??〇４〇０?－?＼?＼??（＇切?＼??５?３００?－??２００－?６２〇「＿＼＼—Ｔ?—??｜?．?＼＼?＊?１８０．６?Ｃ??．．．．．．１?６（Ｍ）！?＼＼?５００?ｃ?Ｉ??丄??Ｉ，?Ｉ?丨丨?Ｉ?．．．．．?Ｉ丨．丨．丨?，ｆ?＜?ｉ?ｎ?ｋ?…?ａ?．??ｔ．．．．．?．．??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?？０?８０?９０?Ｉ（Ｋ）??Ｍｇ?Ｗ｜?，?ｌ?ｉ??图１．２?Ｍｇ－Ｌｉ二元合金相图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｔｈｅ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｍｇ－Ｌｉ?ｂｉｎａｒｙ?ａｌｌｏｙ??４??

以得到材料在??极端条件下表现出的性质，但是高精度带来的就是庞大的计算量。考虑到以上的??利１种原因，基于密度泛函理论的第－性原理计算能高精度的从原子核外电子的??角度研宄材料的各项基础物理性质，引起科研工作者的重视，在材料科学研宄领??域的作用越来越重要。??夢一；??ＩＹ?一?、１??Ｔｏｏｌｓ?Ｄａｔａ?Ｉ?＼］??ｔ＼?＇?／＃）??零?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ?Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ?＾?／??％?％、＼?Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?／?爹?＇ｆ??Ｊ一?ｚ??图１．３材料越因组计划概念图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ?Ｇｅｎｏｍｅ?Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ?ｏｖｅｒｖｉｅｗ??尤其是美国在２０１１年率先提出的材料基＿组计划（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ?Ｇｅｎｏｍｅ??８??


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