平衡相对Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.12Zr铝合金性能影响:第一性原理研究

黄元春^1,2,3，肖政兵^1,2,3，张欢欢⁴，刘宇²

1. 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室2. 中南大学机电工程学院3. 中南大学轻合金研究院4. 中南大学材料科学与工程学院

摘 要：采用基于热力学相图计算软件Thermo-Calc、JMatPro对典型成分7085合金的平衡相种类及含量进行了计算分析,并结合基于第一性原理的赝势平面波方法和广义梯度近似方法采用CASTEP软件包系统计算了各平衡相的形成热、结合能、费米能以及弹性常数,并根据计算结果探讨了平衡相对合金耐蚀性能以及强韧性能的影响。计算结果表明:合金中除α-Al基体外,主要为MgZn2,Al2Cu,Al3Zr。所有平衡相的形成均为自发反应的放热过程。其中,MgZn2与α-Al费米能值相差最大,最易与α-Al形成微腐蚀电池而导致合金耐蚀性能下降,而Al2Cu相与α-Al基体的费米能差值最小,相对不易形成微腐蚀电池。弹性模量计算结果同时表明:Al3Zr在所有相中具有最大的体模量、剪切模量、弹性模量以及杨氏模量,对合金强韧性能提升最大。

关键词：第一性原理;7085;平衡相;Thermo-Calc;弹性性质;