外应力场下AL-Cu合金析出相界面的第一性原理研究

摘要

应力场在时效中对析出相的惯析面、尺寸、分布、形态和密度等具有极为重要的影响。本文利用第一性原理计算与界面热力学，以Al-Cu二元合金为例，在已有高分辨电镜观测的界面信息的基础上，系统研究了共格、半共格和非共格界面性质随温度，Cu活度的变化;深入研究了共格和半共格界面在应力时效过程中随不同应变方式的变化，分析探讨了温度、应变对界面能的综合影响，从能量学角度一定程度上揭示了应力时效机制。研究结果表明:
　　(1)采用第一性原理计算方法研究了Al的低指数表面稳定性，表面能大小顺序为:(110)＞(112)＞(100)＞(111)。
　　(2)对所有计算界面结构弛豫，θ

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 Al-Cu合金析出相简介

1．2．1 GP-Ⅰ区

1．2．2 GP-Ⅱ区

1．2．3 θ’相

1．2．4 θ相

1．3 金属-析出相界面

1．3．1 合金材料界面研究的重要意义

1．3．2 界面结构

1．3．3 应力时效对界面的影响

1．3．4 材料界面热力学

1．4 研究目的及意义

1．5 研究构想及内容

1．5．1 拟解决的科学问题

1．5．2 研究构想及内容

第二章 研究的基本理论方法

2．1 第一性原理计算

2．2 密度泛函理论简介

2．2．1 Hohenber-Kohn定理

2．2．2 Hohenber-Kohn变分原理

2．2．3 Kohn-Sham方程

2．3 局域密度近似和广义梯度近似

2．4 VASP

2．5 Materials Studio

第三章 体性质和表面性质计算

3．1 体相结构与性质计算

3．1．1 单质Al、Cu体性质计算

3．1．2 析出相体性质计算

3．2 表面能计算

3．2．1 Al表面模型构建

3．2．2 Al表面能计算及分析

3．3 本章小结

第四章 零外场下的界面计算

4．1 界面结构

4．1．1 Al／θ”界面

4．1．2 Al／θ’界面

4．1．3 Al／θ界面

4．2 界面性质计算

4．2．1 Cu活度与界面能

4．2．2 界面强度

4．3 本章小结

第五章 外力场下的界面计算

5．1 计算参数设置

5．2 应力场的引入

5．3 应力场下Cu活度

5．4 应力场下界面能

5．4．1 Al／θ”界面

5．4．2 Al／θ’界面

5．5 应力取向效应机理分析

5．6 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢