铝合金夹杂物基本性质的第一性原理研究

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1.4eV,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.