收藏本站
《湘潭大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Mg-Al-Ca Laves相和Mg-Al-Sb合金的电子结构和力学性能

余伟阳  
【摘要】: 镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料,它具有密度小、高比强度、高比刚度、优良的导热性和导电性、良好的尺寸稳定性、电磁屏蔽性和易于回收等特性。在过去的十几年,镁合金越来越受到人们的关注,在电子、汽车和航空航天等行业得到广泛应用。然而,由于镁本身易氧化、易燃烧以及有限的高温力学性能,使得经济实用型的镁合金在现代工业领域的应用仍很有限。所以提高镁合金的室温和高温强度是镁合金研究中要解决的首要问题。大量实验研究表明,在镁合金中加入稀土元素可以明显改善镁合金的机械性能。然而,大多数稀土元素都很昂贵,为了得到经济实惠性能良好的镁合金,人们进行了一些有效的探索。 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,首先研究了Mg-Al-Ca合金中二元Laves相,比如CaMg2, CaAl2和MgAl2在不同形态结构(C14, C15和C36)下的晶体及电子结构和力学性能。计算所得到的晶格常数很好的吻合了实验获得的数据。形成能及相关能的计算表明C15- CaAl2 Laves相具有很好的合金化能力和结构稳定性。态密度和电荷密度的计算从微观上进一步分析了C15-CaAl2具有很好的合金化能力和稳定性的根源。弹性常数的计算和力学性能的分析表明C14-MgAl2具有很好的延展性,C15-MgAl2具有很好的塑性。 接着研究了Mg-Al-Ca合金中三元Laves相,即Ca(Mg1-x,Alx)2和Al2(Ca1-x,Mgx) (x=0, 0.25, 0.50, 0.75, 1)在不同形态结构(C14, C15和C36)下的相稳定性及电子结构。计算所得的晶格常数和实验值吻合很好。形成能和相关能的计算用来研究三元Laves相的合金化能力和稳定性,结果表明:在所有三元Laves相中,C14-Ca(Mg0.25,Al0.75)2具有最好的合金化能力。态密度和电荷密度的计算用来研究Mg-Al-Ca合金中三元Laves相稳定性的内在微观机制。 文章还运用第一性原理研究了Mg-Al-Sb合金中典型沉淀相α-Mg3Sb2的几何、电子结构和力学性能。结构优化得到的晶格常数和形成能与实验值符合很好。电子结构分析表明具有半导体性质的α-Mg3Sb2带隙为0.303eV,是间接带隙半导体。通过计算得到了α-Mg3Sb2的弹性常数,进而得到模量、泊松比等力学参数,对力学参数进行分析发现α-Mg3Sb2有很好的延展性而塑性相对较差。通过对α-Mg3Sb2在施加应变前后态密度的变化分析,发现对于六角结构的α-Mg3Sb2,(C11-C12)/2和C44对体积变化保守,而与剪切模量相关的C11+C12、C33/2和与体模量相关的C11+C12+2C13+C33/2对体积变化不保守。
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG146.2

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李旋;陈伟;赵宝荣;辛海鹰;翟景;陈刚;章国伟;;喷射沉积Mg-4Al-3Ca-1.5Zn合金的显微组织[J];特种铸造及有色合金;2011年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 莫周胜;Ca-Mg-Li三元合金力学性能及其储氢性能研究[D];广西大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严辉,杨巍,宋雪梅,吕广宏;第一原理方法在材料科学中的应用[J];北京工业大学学报;2004年02期
2 刘正,王越,王中光,李锋,申志勇;镁基轻质材料的研究与应用[J];材料研究学报;2000年05期
3 郭俊梅,邓德国,潘健生,胡明娟;计算材料学与材料设计[J];贵金属;1999年04期
4 周惦武,庄厚龙,刘金水,彭平;镁合金材料的研究进展与发展趋势[J];河南科技大学学报(自然科学版);2004年03期
5 刘英,李元元,张卫文,罗宗强,张大童;镁合金的研究进展和应用前景[J];轻金属;2002年08期
6 杨忠,李建平,常见虎,王海军,朱小彬,张康虎,余申卫,曹玉泉;锑和混合稀土对AZ91镁合金流动性的影响[J];热加工工艺;2004年05期
7 赖华清,徐翔;镁合金在汽车中的应用[J];天津汽车;2003年04期
8 高洪吾,胡晓菊,李长茂,刘黎明,刘顺华;Sb对Mg-6Al合金显微组织及其焊丝力学性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2004年03期
9 张国英,张辉,方戈亮,李昱材;Bi,Sb合金化对AZ91镁合金组织、性能影响机理研究[J];物理学报;2005年11期
10 邹卫东;从头计算分子动力学的理论基础[J];咸宁师专学报;2001年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈刚;范培耕;曹鹏军;蔡苇;彭晓东;;Mg-Sr合金及Mg-Al-Sr合金的微观组织研究与分析[J];兵器材料科学与工程;2007年02期
2 李洁琼;王鲁;程焕武;吕广庶;张海峰;王爱民;;快凝块体镁合金的制备及准静态力学性能研究[J];兵器材料科学与工程;2008年03期
3 张清;李全安;井晓天;张兴渊;;Sb对Mg-6Al合金腐蚀行为的影响[J];兵器材料科学与工程;2011年01期
4 李兆楠;谢卫东;王艳光;党春梅;苏中华;;真空硅热还原制备Mg-Sr合金的研究[J];兵器材料科学与工程;2011年06期
5 刘元刚,张巍,高瑾,涂运骅,李久青;镁合金微弧氧化-涂装体系的研究[J];北京科技大学学报;2005年02期
6 张洋;王西涛;姜海;何新波;;粉末冶金法制备AZ91镁合金的组织及热性能[J];北京科技大学学报;2008年12期
7 程仁菊;潘复生;杨明波;汤爱涛;;Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响[J];北京科技大学学报;2008年12期
8 徐加有;吴连波;张继红;赵明慧;;pH值对镁合金化学镀Ni-P合金的影响[J];表面技术;2007年01期
9 马壮;王茺;李智超;;铜含量对镁合金化学镀Ni-Cu-P镀层性能的研究[J];表面技术;2008年01期
10 陈迪春;蒋百灵;吴文文;李洪涛;;镁合金表面磁控溅射CrAlTiN镀层的制备技术研究[J];表面技术;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹韩学;郝婷婷;赵东林;;AZ91镁合金铸锻复合成形件组织和性能研究[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
2 王周成;唐毅;许杰;林昌健;;AZ91D镁合金微弧阳极氧化膜防腐蚀性能研究[A];2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集[C];2006年
3 王建泳;成旦红;张炜;曹铁华;;镁合金化学镀镍的工艺研究[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年
4 郭华;田素贵;洪鹤;刘路;徐永波;胡壮麒;;热处理对AZ31镁合金蠕变性能的影响[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
5 刘江文;艾延龄;罗承萍;;Mg-Ca及Mg-Ca-Si合金中的合金相及其形成机制[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
6 丁文江;;镁及镁合金[A];中国新材料产业发展报告(2005)[C];2005年
7 田君;李文芳;彭继华;刘刚;郭小宏;;硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料的制备及高温蠕变性能[A];复合材料:创新与可持续发展(下册)[C];2010年
8 陈迪春;蒋百灵;;偏压对镁合金表面磁控溅射CrAlTiN膜层的影响[A];第三届中国热处理活动周暨第六次全国热处理生产技术改造会议论文专辑[C];2005年
9 柳宏;黄小文;刘秀波;张军;王延敏;王翠玲;杨智宁;许岚;谷亦杰;;CASTEP软件在正极材料LiFePO_4中的应用[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年
10 王鑫;陈立佳;智莹;徐颜武;;挤压变形Mg-x%Al-3%Ni合金的低周疲劳行为[A];第十四届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李勇;低品位氧化铅锌矿硫化—浮选工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2009年
2 陈敬超;反应合成银氧化锡复合材料的合成机制与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
3 周晓龙;反应合成AgCuO复合材料的组织均匀化及界面结构研究[D];昆明理工大学;2009年
4 王长义;高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制[D];沈阳工业大学;2011年
5 陈克豹;AZ与AM系列挤压变形镁合金的低周疲劳变形行为[D];沈阳工业大学;2010年
6 郭全英;两种含Gd镁合金微观组织演变机制及性能研究[D];沈阳工业大学;2010年
7 郝健;A_3N_2型和LnB_6型化合物的高压物性与结构相变研究[D];吉林大学;2011年
8 李绍宏;高强韧冷作模具钢组织设计及组织控制研究[D];上海大学;2011年
9 王琳;基于计算智能的水泥水化过程建模方法与关键技术研究[D];山东大学;2011年
10 麻焕锋;铁基材料物性的第一性原理计算[D];西南交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李含建;SiC_p/AZ91D复合材料真空气压浸渗机理及界面结构研究[D];南昌航空大学;2010年
2 涂序荣;脉冲磁场控制制备阻燃镁合金的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 沈闯;Sb对AZ91-xRE镁合金稀土相形态及其组织和性能的影响[D];郑州大学;2010年
4 胡中华;Mg3AllCelSb合金相析出行为及其价电子结构研究[D];郑州大学;2010年
5 孟祥瑞;镁锂合金合金化及其固态复合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王威;Cd、Sn合金化α基Mg-Li合金组织与力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 陈平;稀土镁合金β'和β"以及6HLPS相的第一性原理研究[D];湘潭大学;2010年
8 杨春娣;铝基金属间化合物电子结构和力学性质的第一性原理研究[D];湘潭大学;2010年
9 李冬林;Al-Mg-TM合金的热性质及Mg_(97)Zn_1Y_2中24R型长周期相的微结构[D];湘潭大学;2010年
10 马琳琳;尖晶石型软磁铁氧体电子结构及磁性质的第一性原理研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董含武;吴耀明;王立民;;Mg-Li-RE系合金研究进展[J];兵器材料科学与工程;2009年01期
2 严辉,杨巍,宋雪梅,吕广宏;第一原理方法在材料科学中的应用[J];北京工业大学学报;2004年02期
3 黄进峰;李永兵;罗海荣;崔华;蔡元华;段先进;张济山;;喷射沉积AZ31镁合金微观组织与力学性能[J];北京科技大学学报;2008年04期
4 鲁世强,黄伯云,贺跃辉,邓意达,何双珍;Laves相合金的物理冶金特性[J];材料导报;2003年01期
5 罗海荣;崔华;李永兵;郝斌;蔡元华;张济山;;喷射沉积快速凝固技术制备镁合金的研究现状及展望[J];材料导报;2006年08期
6 张松;袁广银;卢晨;丁文江;;长周期结构增强镁合金的研究进展[J];材料导报;2008年02期
7 张利娟;陈敬超;冯晶;杜晔平;;镁合金微观组织结构的计算机模拟研究进展[J];材料导报;2008年S3期
8 张健;周惦武;彭平;刘金水;;Cu合金化Mg_2Ni氢化物能量与电子结构的赝势平面波计算[J];稀有金属材料与工程;2008年08期
9 胡壮麒,王鲁红,刘轶;电子和原子层次材料行为的计算机模拟[J];材料研究学报;1998年01期
10 张利娟;陈敬超;冯晶;杜晔平;于杰;;Al、Zn、Mn、Zr、Ca对Mg合金电子结构影响的第一性原理研究[J];低温与超导;2008年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张卫兵;NiO及相关体系的奇异物性[D];湘潭大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 肖小兵;复杂轻金属氢化物的第一性原理研究[D];湘潭大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕渠东,吕宜振,曾小勤,丁文江,卢晨;镁合金在电子器材壳体中的应用[J];材料导报;2000年06期
2 刘正,王中光,王越,李峰,赵慧杰;镁合金压力充型与凝固过程的研究[J];材料研究学报;1999年06期
3 刘正,王越,王中光,李锋,申志勇;镁基轻质材料的研究与应用[J];材料研究学报;2000年05期
4 周海涛,马春江,尉胤红,丁文江,朱燕萍;稀土元素铈对AZ61镁合金铸态显微组织及结构的影响[J];高技术通讯;2003年01期
5 郭俊梅,邓德国;钯的熔化结晶及玻璃转化的分子动力学模拟[J];贵金属;1996年02期
6 郭俊梅,邓德国;钯在一级相变和玻璃转化过程的拓扑结构[J];贵金属;1996年03期
7 翟春泉,曾小勤,丁文江,王渠东,吕宜振,徐小平;镁合金的开发与应用[J];机械工程材料;2001年01期
8 李毅,刘慧英;易形成非晶态的镁基合金Mg-Ni-Nd研究[J];华中理工大学学报;1995年12期
9 胡明娟,潘健生,李兵,田东;界面条件剧变的淬火过程三维温度场的计算机模拟[J];金属热处理学报;1996年S1期
10 刘正,刘重阳,王中光,王越,韩行林;固溶和时效对压铸AZ91HP合金力学性能的影响[J];金属学报;1999年08期
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026