铝合金夹杂物基本性质的第一性原理研究
屈苗;刘宇;肖政兵
【摘 要】采用第一性原理计算的方法研究了铝合金基体及常见夹杂物Al2O3、MgO、AlN、TiB2、AlB2、Al4C3的基本性质.形成热的计算结果表明Al2O3最容易形成,其次是MgO,AlB2相对最难形成;Al2O3、AlN、TiB2结合能的绝对值稍微大于其他物相,且TiB2最稳定,AlB2相对最不稳定;TiB2粒子的切变模量、体模量、杨氏模量和硬度均最高,Al4C3与基体硬度最接近,表明TiB2粒子对铝合金强度、刚度、加工性能的影响最大;AlN粒子的各向异性因子最大,其对铝合金各向异性的影响最大,AlB2次之,Al2O3和TiB2粒子对铝合金各向异性程度影响较小;TiB2对铝合金韧性的影响最大,AlN次之,Al4C3对铝合金韧性的影响最小;Al2O3与铝基体之间的相对费米能级差较大,为1.4 eV,而AlB2粒子最小,各夹杂物对材料腐蚀性能的影响大小顺序为:Al2O3>MgO>TiB2>Al4C3>AlN>AlB2.
【期刊名称】《有色金属科学与工程》
【年(卷),期】2018(009)006
【总页数】10页(P1-10)
【关键词】第一性原理;铝合金;夹杂物;基本性质
【作 者】屈苗;刘宇;肖政兵
【作者单位】稻田中学,长沙 410021;中南大学轻合金研究院,长沙 410083;中南大学轻合金研究院,长沙 410083
【正文语种】中 文 【中图分类】TG146
铝合金以其低密度、良好的加工性能、耐蚀性能以及较高的强度在航空航天、水陆交通、国防军工、建筑、电子等领域广泛应用[1-3].随着工业技术的不断进步，铝合金的使用性能要求在各应用领域也不断提升，其中夹杂物控制是铝合金加工过程中面临的重要难题之一.铝及其合金在配料、熔炼、铸造过程中容易吸入或产生各种夹杂物，直接影响合金熔体的洁净度，进而降低材料/构件的机械性能、电化学及其可靠性.铝合金夹杂物与基体之间的性能差异，在外载荷作用下，材料抵抗变形能力的差异会在两相界面处产生应力集中，发展成为裂纹源，引发变形裂纹；同时，铝熔体中的夹杂物会对合金熔体的流动性造成不利影响，进而降低金属熔体的充型能力，降低铸件品质.此外，夹杂物还有增加铝熔体吸气的趋势，并阻滞气体的扩散和逸出[4,5].
Sm、La掺杂TiAl结构和性能的第一性原理计算
秦永和;乔英杰
【摘 要】In order to research the influence of doping lanthanon on Ti-Al
series ductility in room temperature, based on first⁃principles full potential
linearized augmented plan wave method, we use generalized gradient
approximation ( GGA) and local density approximation ( LDA) to build a
unit cell model, and use Castep to calculate and analyze TiAl structure
doped with Sm, La, structure and mechanical property of intrinsic TiAl and
doped TiAl. The data show that as TiAl has been doped with Sm, covalency
of TiAl is enhanced, bonding directivity and hardness are improved;
ionicity is declined and ductility is reduced. As TiAl has been doped with La,
covalency of TiAl is declined, bonding directivity and hardness are
reduced;ionicity is enhanced and ductility is improved. Therefore, doping
第一性原理计算Ti_(3)GeC_(2)-β相材料的晶格动力学与热力学性质
魏巍;刘玉坤;张钰莹;朱春城
【期刊名称】《哈尔滨师范大学自然科学学报》
【年(卷),期】2022(38)2
【摘 要】运用基于密度泛函理论的第一性原理方法及CASTEP软件对Ti_(3)GeC_(2)-β相材料的晶格动力学性质和热力学性质进行了理论计算,得到了Ti_(3)GeC_(2)-β材料的一系列计算结果,同时对理论计算结果进行了分析.结果分析表明:Ti_(3)GeC_(2)-β相材料具有力学稳定性,但是不具有晶格动力学的本征稳定性,同时质地较脆;在一定范围内熵、焓均随温度的升高而增加,自由能减少;等容热容随着温度的增加而迅速增加,达到一定温度后趋于平稳.
【总页数】4页(P64-67)
【作 者】魏巍;刘玉坤;张钰莹;朱春城
【作者单位】哈尔滨师范大学
【正文语种】中 文
【中图分类】O469;TQ174.1
【相关文献】
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硅晶体能带结构的第一性原理计算
班级：材料科学与工程3班学号：3015208064姓名：黄慧明
一、实验目的
通过实际操作初步的了解和掌握MaterialsStudio，基本掌握CASTEP模块
的操作步骤。通过学习MaterialsStudio软件，能够独立的进行简单的固体结
构模型的构造和相关电子结构的计算和分析。加深对课堂知识的直观认识，包括
能带结构和相关的基本概念等。
二、实验原理
第一性原理的理论计算的主要理论基础是量子力学的基本方程和相对论效
应，在第一性原理发展过程中，相继提出变分原理、泡利不相容原理、密度泛函
理论等。其基本思路就是它的基本思想，是将多原子构成的实际体系理解为由电
子和原子构成的多粒子系统，运用量子力学等基本物理原理最大限度的对问题进
行“非经验”处理。在第一性原理的计算过程中运用了三个近似：非相对论近似
(忽略了电子运动的相对论效应)；Born-Oppenheimer近似，核固定近似；单电
子近似。
密度泛函理论的主要目标就是用电子密度取代波函数做为研究的基本量。用
电子密度更方便处理。在密度泛函理论（DFT）中，单电子运动的薛定谔方程按原子单位可表示为
)()()()](2[22rkrrVmkk这里，电荷密度用单电子波函数表示
rkrrn2)()(单电子有效势为
)][(′|′r-r|′)rρ()(ρ
93KS][rVrdrvVxc
三、实验内容
运用MaterialsStudio软件，采用其中的第一性原理计算软件（CASTEP），
计算分析不同类型物质（石墨烯、Si、Cu、ZnO）的能带结构、电子态密度和电
荷密度。
四、实验步骤1、模型构建
建立一个新的project，并在其中建立一个3D工作区域，在菜单栏选择File
|Import，显示出ImportDocument对话框，在对话框中选择Example|Documents
|3Dmodel|Si.xsd（硅晶胞模型）并打开，在3D窗口中右击鼠标，选择Display
