Al-Mg-Si合金中第二相与固溶体的力学特性与电子特性的第一性原理计算

万杨杰¹，钱晓英¹，曾迎¹，王良辉¹，杨秋荣¹，张英波¹，蒋斌²

1. 西南交通大学材料科学与工程学院2. 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心

摘 要：采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算了Mg5Al8和Mg2Si的生成焓,结合能和弹性常数。结果表明:Mg2Si具有更强的合金化能力和更好的结构稳定性; Mg2Si的弹性常数满足Born稳定性判据,而Mg5Al8不满足。构建了3个固溶体相:Al100Mg3Si1,Al67Mg2Si1和Al46Mg1Si1(at%),计算研究了其态密度和弹性常数。态密度的计算结果表明:3者都具有典型的金属特征; Al46Mg1Si1费米能级附近的赝带隙宽度和深度最大,结构最稳定。体模量(B),剪切模量(G),弹性模量(E)和泊松比(v)的计算结果表明:Al46Mg1Si1的强度和刚度最大,Al100Mg3Si1的塑性最好,3个固溶体相均为韧性相。

关键词：生成焓;结合能;弹性常数;电子态密度;