Al-Cu-Mg-Si合金的热力学性质及界面的第一性原理研究

摘要

Al基轻合金在汽车、航空、包装等行业得到了大规模的应用,Al基合金的轻量化对提高燃料效率非常重要,而且具有重大的战略意义和很高的经济效益。作为“Al-Mg-Si合金亚稳相晶体结构和热力学性质的原子尺度模拟”研究项目的一部分,本论文采用第一性原理计算方法系统地研究了Al-Mg-Si-(Cu)合金中关键亚稳相在有限温度下的热力学性质及相关界面性质,以期对相关材料的性能及设计提供理论依据。本工作的主要研究结果如下:
　　 (1)通过考虑晶格振动,热电子激发等因素,在准谐近似下采用第一性原理声子计算系统地研究了β

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 常用的计算方法

1.2 第一性原理计算方法的基本理论基础

1.2.1 多体系统的薛定谔方程

1.2.3 Born-Oppenheimer近似

1.2.4 Hartree-Fock近似

1.2.5 密度泛函理论简介

1.3 VASP计算程序包

1.4 Al合金介绍

1.4.1 Al合金的应用背景

1.4.2 Al合金的国内外研究状况

1.5 研究内容及研究意义

第二章 β"相的第一性原理研究

2.1 引言

2.2 第一性原理计算方法和应力应变方法

2.3 OK下的基态性质

2.4 有限温度下的热力学性质

2.4.1 晶格振动性质

2.4.2 吉布斯自由能、摩尔热容、熵和焓

2.4.3 形成熵形成能形成焓

2.5 弹性力学性质和电荷密度性质

2.5.1 弹性力学性质

2.5.2 电荷密度性质

2.5 总结

第三章 Al-Mg-Si体系中亚稳相析出序列的第一性原理计算

3.1 引言

3.2 第一性原理计算方法

3.3 结果和讨论

3.3.1 OK下的基态性质

3.3.2 第一性原理声子计算准确性的验证

3.3.3 关键亚稳相的有限温度热力学性质

3.4 总结

第四章 Q相与Al基界面的第一性原理研究

4.1 引言

4.2 第一原理计算方法

4.3 结果和讨论

4.3.1 体计算

4.3.2 界面模型分析及测试

4.3.3 清洁Q/Al界面计算

4.3.3 Cu原子在Q/Al界面处的偏聚

4.4 总结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果