Al-Cu合金中富铁相的第一性原理研究

发布时间：2023-04-17 05:46

　　Fe元素是回收铝合金中最常见的杂质元素,在Al中的溶解度很低,所以通常以高熔点富铁相的形式存在于Al-Cu合金中。富铁相通常对合金力学性能是有害的,但是其在Al-Cu合金中存在的尺度很小,所以实验上很难研究,因此本文运用第一性原理研究了不同压力下Al-Cu合金中富铁相的性能,并从合金化能力的角度探究了合金元素置换Al₇Cu₂Fe中强化相元素Cu可能性,进而研究了新形成的Al₇(CuX)₂Fe相的弹性性质和电子性质,为合金成分和工艺设计提出理论基础。计算结果显示压力并不会使富铁相产生相变,其中Al₃Fe结构稳定性最高,熔点最高而且合金化能力也最强,在凝固过程中最容易形成,Al₆Fe的合金化能力最差,需要较大的冷却速度条件下才可以稳定存在。Al₇Cu₂Fe的结合能绝对值最小,所以其稳定性最差。三种富铁相的力学性质会随着压力的增加而提高,Al₃Fe的刚度最高,可以很好的抵抗体积变化和剪切变形。由于...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 Al-Cu合金概述
        1.2.1 Al-Cu合金研究概况
        1.2.2 Fe元素对Al-Cu合金的影响
    1.3 第一性原理计算
        1.3.1 第一性原理简介
        1.3.2 第一性原理在Al-Cu合金中应用
    1.4 研究目的及意义
    1.5 研究构想与内容
        1.5.1 拟解决的问题
        1.5.2 研究思路与内容
第2章 第一性原理的理论基础
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 Schr?dinger方程
        2.1.2 Born-Oppenheimer近似
        2.1.3 Hartree-Fock方法
        2.1.4 Hartree-Fock方法的限制
        2.1.5 DFT理论框架:从Hohenberg-Kohn理论到Kohn-Sham理论
    2.2 交换关联泛函
        2.2.1 局域密度近似(LDA)
        2.2.2 广义梯度近似(GGA)
    2.3 平面波和赝势
    2.4 平面波的截断能及K点
    2.5 VASP
第3章 不同压力下Al-Cu合金中典型富铁相的第一性原理计算
    3.1 引言
    3.2 模型建立及计算方法
    3.3 富铁相的结构性质
    3.4 压力对富铁相结构变化的影响
    3.5 富铁相的力学性质
    3.6 电子性质
    3.7 本章小结
第4章 合金元素对Al-Cu合金中β-Fe相性能的影响
    4.1 引言
    4.2 掺杂合金元素的模型建立
    4.3 掺杂合金元素的结构性质
    4.4 Al₂₈Cu₇X₁Fe₄ 的力学性质
    4.5 Al₂₈Cu₇X₁Fe₄ 的电子性质
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3792693