Mg-Gd合金中时效强化相的结构稳定性及热力学性质的第一性原理计算
发布时间：2021-04-03 23:05
Mg-Gd系合金高温抗蠕变性能好,且低温时效强化效果显著。目前,关于Mg-Gd合金时效析出序列已较为明确,但在相关的晶体结构、热力学和力学性能方面仍存在一些争议。本文运用第一原理方法,对其主要析出相β″-Mg3Gd、β1-Mg3Gd、β’-Mg7Gd及稳定相Mg2Gd的晶格稳定性、力学性能、德拜温度、热力学性质及电子结构进行计算研究;并对热力学和力学稳定性较好的β1-Mg3Gd、β’-Mg7Gd做了更为系统的分析。（1）对β’’-Mg3Gd（A）、β’’-Mg3Gd（B）、β’’-Mg3Gd（C）、β′-Mg7Gd、β1-Mg3Gd、Mg2Gd金属间化合物结构稳定性及热力学性质研究表明:在0K下,Mg-Gd相中β1-Mg3
【文章来源】： 张茜 中北大学
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
计算中Mg-Gd二元合金相图
中北大学学位论文8图1-2Mg-Gd合金析出相Figure1-2precipitationphaseofMg-Gdalloy1.4第一性原理理论1.4.1密度泛函理论研究新材料的方法和理论不断深化，加上21世纪计算机技术的高速发展，材料计算和材料模拟材料学和材料工程上发挥着前瞻作用。基于密度泛函(DFT，DensityFunctionTheory)的第一性原理模拟计算能给出与实际接近的计算结果，目前常用的第一性原理计算软件有VASP(ViennaAb-initioSimulationPackage)和WIEN2K，美国的MaterialStudio-CASTEP(CambridgeSeriesTotalEnergyPackage)和开源软件ABINIT等。(d)(e)(f)(((l)(g)(h)
中北大学学位论文21变化趋同。三维曲面清晰地表明三种化合物具有弹性各向异性，这是由于它们的三维图形都偏离了球形。此外，根据偏离球形的程度从低到高为Mg2Gd＞β1-Mg3Gd＞β″-Mg3Gd(C)=β″-Mg3Gd(B)＞β″-Mg3Gd(A)>β"-Mg7Gd。图2-4中Mg2Gd，β1-Mg3Gd的E在各个轴上，表现出明显的方向性，而β"-Mg7Gd的三维图形更接近于球形。图2-43D杨氏模量图：(a)β""-Mg3Gd(A)、(b)β""-Mg3Gd(B)、(c)β""-Mg3Gd(C)、(d)Mg2Gd、(e)β1-Mg3Gd、(f)β"-Mg7GdFigure2-43DdiagramofYoung"smodulus:(a)β""-Mg3Gd(A)、(b)β""-Mg3Gd(B)、(c)β""-Mg3Gd(C)、(d)Mg2Gd、(e)β1-Mg3Gd、(f)β"-Mg7Gd2.3.3声速各向异性和热导率对于各向异性的晶体相，其力学性能和热导率与晶体的取向有关。Mg-Gd二元合金相为各向异性材料，弹性波于各个方向传播的速度也有所不同。而声速与晶体弹性和热传导性质密切相关，因此，很有必要去研究各向异性对平均声速vm、纵波声速vl和横波声速vt的影响。为此，通过求解克利斯托夫(Christoffel)公式[80,81]，得到声速与传播方向(a)(b)(c)(d)(e)(f)
【参考文献】：
期刊论文
[1]RuB2结构与硬度的第一性原理研究（英文）[J]. 潘勇,张昆华,管伟明,陈松. 稀有金属材料与工程. 2012(12)
[2]Electronic origin of the anomalous solid solution hardening of Y and Gd in Mg:A first-principles study[J]. GAO Lei 1,2,ZHOU Jian 3,SUN ZhiMei 3,CHEN RongShi 1 & HAN EnHou 1 1 State Key Laboratory for Corrosion and Protection,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China;2 Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3 Department of Materials Science and Engineering,College of Materials,Xiamen University,361005 Xiamen,China. Chinese Science Bulletin. 2011(10)
博士论文
[1]铝锂合金中Al3Li相沉淀过程及性质的相场法和第一性原理研究[D]. 田晋忠.中北大学 2019
[2]砂型铸造Mg-Gd-Y合金凝固行为与晶粒细化机制研究[D]. 庞松.上海交通大学 2015
硕士论文
[1]稀土元素对Mg-Al合金性能影响的第一性原理研究[D]. 张清.中北大学 2016
[2]Gd含量及制备工艺对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金组织和性能的影响[D]. 孙勇.重庆大学 2016
[3]Mg-Gd二元合金的时效析出相变研究[D]. 汤伊金.上海交通大学 2014
本文编号：3117252
【文章来源】： 张茜 中北大学
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
计算中Mg-Gd二元合金相图
中北大学学位论文8图1-2Mg-Gd合金析出相Figure1-2precipitationphaseofMg-Gdalloy1.4第一性原理理论1.4.1密度泛函理论研究新材料的方法和理论不断深化，加上21世纪计算机技术的高速发展，材料计算和材料模拟材料学和材料工程上发挥着前瞻作用。基于密度泛函(DFT，DensityFunctionTheory)的第一性原理模拟计算能给出与实际接近的计算结果，目前常用的第一性原理计算软件有VASP(ViennaAb-initioSimulationPackage)和WIEN2K，美国的MaterialStudio-CASTEP(CambridgeSeriesTotalEnergyPackage)和开源软件ABINIT等。(d)(e)(f)(((l)(g)(h)
中北大学学位论文21变化趋同。三维曲面清晰地表明三种化合物具有弹性各向异性，这是由于它们的三维图形都偏离了球形。此外，根据偏离球形的程度从低到高为Mg2Gd＞β1-Mg3Gd＞β″-Mg3Gd(C)=β″-Mg3Gd(B)＞β″-Mg3Gd(A)>β"-Mg7Gd。图2-4中Mg2Gd，β1-Mg3Gd的E在各个轴上，表现出明显的方向性，而β"-Mg7Gd的三维图形更接近于球形。图2-43D杨氏模量图：(a)β""-Mg3Gd(A)、(b)β""-Mg3Gd(B)、(c)β""-Mg3Gd(C)、(d)Mg2Gd、(e)β1-Mg3Gd、(f)β"-Mg7GdFigure2-43DdiagramofYoung"smodulus:(a)β""-Mg3Gd(A)、(b)β""-Mg3Gd(B)、(c)β""-Mg3Gd(C)、(d)Mg2Gd、(e)β1-Mg3Gd、(f)β"-Mg7Gd2.3.3声速各向异性和热导率对于各向异性的晶体相，其力学性能和热导率与晶体的取向有关。Mg-Gd二元合金相为各向异性材料，弹性波于各个方向传播的速度也有所不同。而声速与晶体弹性和热传导性质密切相关，因此，很有必要去研究各向异性对平均声速vm、纵波声速vl和横波声速vt的影响。为此，通过求解克利斯托夫(Christoffel)公式[80,81]，得到声速与传播方向(a)(b)(c)(d)(e)(f)
【参考文献】：
期刊论文
[1]RuB2结构与硬度的第一性原理研究（英文）[J]. 潘勇,张昆华,管伟明,陈松. 稀有金属材料与工程. 2012(12)
[2]Electronic origin of the anomalous solid solution hardening of Y and Gd in Mg:A first-principles study[J]. GAO Lei 1,2,ZHOU Jian 3,SUN ZhiMei 3,CHEN RongShi 1 & HAN EnHou 1 1 State Key Laboratory for Corrosion and Protection,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China;2 Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3 Department of Materials Science and Engineering,College of Materials,Xiamen University,361005 Xiamen,China. Chinese Science Bulletin. 2011(10)
博士论文
[1]铝锂合金中Al3Li相沉淀过程及性质的相场法和第一性原理研究[D]. 田晋忠.中北大学 2019
[2]砂型铸造Mg-Gd-Y合金凝固行为与晶粒细化机制研究[D]. 庞松.上海交通大学 2015
硕士论文
[1]稀土元素对Mg-Al合金性能影响的第一性原理研究[D]. 张清.中北大学 2016
[2]Gd含量及制备工艺对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金组织和性能的影响[D]. 孙勇.重庆大学 2016
[3]Mg-Gd二元合金的时效析出相变研究[D]. 汤伊金.上海交通大学 2014
本文编号：3117252
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