核壳结构纳米相析出的第一性原理界面热力学

摘要

纳米析出相结构的热稳定性对于提升合金的服役温度意义重大.选择以稀土(RE)铝合金为例,采用第一性原理计算研究了共格L12型纳米析出相的界面偏聚、 界面应变和界面形成能等.基于传统形核理论和第一性原理能量学计算结果,进一步预测评估了在等溶质原子比和给定时效温度条件下,各种可能的纳米析出相结构的析出热力学及其相对稳定性,包括二元析出相L12-Al3X(X=Sc/Zr/Er)以及具有不同复合结构的三元析出相L12-Al3(ErxZr1-x)和L12-Al3(ScxZr1-x).通过对以上结果进行讨论分析,可以充分确定核壳结构L12型纳米析出相在铝合金中的热稳定性优势,并能够从机理上解释文献中多样性的实验观察结果.