铝合金细化相Al₃（Zr,Sc）的能量、弹性与界面性质的第一性原理研究（英文）

来源期刊：稀有金属材料与工程2020年第8期

论文作者：李春梅 蒋显全 程南璞 唐剑锋 陈志谦

文章页码：2557 - 2566

关键词：细化相;形成焓;弹性性质;界面性能;Al₃（Zr, Sc）;

摘    要：微合金化是强化铝合金的重要手段,Sc作为铝合金有效的细化剂而引起广泛关注。在铝基体中同时添加Zr和Sc将在铝基体中形成Al₃（Zr, Sc）细化相可以实现更好的晶粒细化。基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了不同Sc/Zr配比下形成的Al₃（Zr, Sc）细化相的能量和弹性性质。结果表明,当Sc/Zr比不大于1/3时,Al₃（Zr, Sc）相具有较大的形成焓绝对值,细化相将优先于Al₃（Zr, Sc）相析出。同时,Sc元素的加入有利于界面的形成,提高界面的结合强度和润湿效果,但大于1/3的Sc/Zr比对界面性能的提高并无积极作用。并且,Zr的加入可以有效提高细化相的弹性性能,并削弱Al3Sc的弹性各向异性特征。此理论研究指出,微合金化Zr和Sc的共同添加且Sc/Zr比不大于1/3时,可以保证细化效果并大大降低合金的成本。