Mg-Al-Ca-Sn合金中二元相金属间化合物结构稳定性、电子结构、弹性性质和热力学性质的第一性原理计算

摘要

通过第一性原理计算方法研究Mg-Al-Ca-Sn合金中主要强化相Mg_（17）Al_（12）、Al_2Ca、Mg_2Sn和Mg_2Ca的结构稳定性、电子结构、弹性常数和热力学性质。计算所得晶格常数与实验值及文献值吻合。合金形成热和结合能计算结果表明,Al_2Ca具有最强的合金形成能力和结构稳定性。通过对这些化合物的态密度、Mulliken电子占据数、金属性和差分电荷密度计算分析其结构稳定性机制。通过计算Mg_（17）Al_（12）、Al_2Ca、Mg_2Sn和Mg_2Ca的弹性常数,推导出各相的体模量、剪切模量、弹性模量和泊松比。热力学性质计算结果表明,Al_2Ca和Mg_2Sn的Gibbs自由能低于Mg_（17）Al_（12）,即Al_2Ca和Mg_2Sn的晶体结构稳定性优于Mg_（17）Al_（12）相。因此,通过添加Ca和Sn元素可以提高Mg-Al系合金的热力学稳定性。