Al-Zn-Mg合金的相图计算及电子结构与力学性能的第一性原理计算

来源期刊：材料导报2021年第2期

论文作者：万杨杰 钱晓英 曾迎 孙可欣 张英波 权高峰

文章页码：2139 - 2144

关键词：相图;第二相;固溶体;生成焓;结合能;本征特性;

摘    要：通过热力学计算得到了Al-Zn-Mg合金室温平衡相图,计算结果表明,Al-xZn-yMg（x=5.0%～6.5%; y=1.5%～3.0%,均为质量分数）合金室温下稳定存在的第二相为MgZn₂、Al₂Mg₃Zn₃、Mg₃₂（Al,Zn）₄₉。采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算研究了三种相的生成焓和结合能。计算结果表明,MgZn₂具有较弱的合金化能力及相结构稳定性。根据合金中第二相的含量,筛选出每种第二相含量最多的三个合金成分为Al-6.0Zn-2.9Mg、Al-6.5Zn-1.7Mg和Al-6.5Zn-2.5Mg,构建了Al₃₇Zn₁Mg₂、Al₄₉Zn₂Mg₁和Al₃₄Zn₁Mg₁三个固溶体超胞,计算研究了三者的弹性常数、能带结构和电子态密度等本征特性。计算结果表明:Al₄₉Zn₂Mg₁的强度和塑性最好; Al₃₇Zn₁Mg₂的抗剪切能力和刚度最好; Al₄₉Zn₂Mg₁呈韧性,而Al₃₄Zn₁Mg₁和Al₃₇Zn₁Mg₂均呈脆性。能带结构和电子态密度计算结果表明三者均具有金属键,存在金属导电性,Al₃₇Zn₁Mg₂的共价性强于Al₄₉Zn₂Mg₁和Al₃₄Zn₁Mg₁,Al₃₇Zn₁Mg₂结构最稳定。