Zr含量对Al3(ZrxEr1-x)相价电子结构与合金性能的影响

用固体与分子经验电子理论(EET)计算研究了微量元素Er,Zr添加到铝合金中产生的Al3Er和Al(ZrIxEr1-x)相的价电子结构,探讨了不同Zr含量对Al3(ZrxFr1-x)相各电子结构参数的影响.计算结果表明:随着Zr原子含量的增加,表征强度性能的最强键上的共价电子对数na和相结构形成因子S会减小,这说明合金...     

铝-稀土金属间化合物形成焓的计算

详细分析了二元铝-稀土金属间化合物的形成焓的Miedema计算值和文献报道数据的误差分布.结果表明,计算值相比于文献中实验数据普遍呈现负偏差.为此,计算研究中需要针对铝-稀土元素重要的影响因子--稀土原子与铝原子的半径比来修正热力学计算模型.对铝-稀土金属间化合物的系列计算结果及其误差分析说明,修正的Miedema模型计算值更加接近实验值,误差由原来的36%缩小到目前的5%.并利用MTDATA热力学计算软件部分验算计算结果,证明依据新模型的热力学计算预测更加准确可靠.用新模型计算了常见的铝-稀土金属间化合物的形成焓,同时也计算了Al-Er,Al-Tb,Al-Gd 等研究数据缺乏的铝-稀土金属间化合物的形成焓.     

稀土铝合金Miedema模型计算中的参数φ*

研究修改计算式中电负性参数φ*,考虑合金化过程中不同元胞边界上电子化学势差会对合金形成能产生负的贡献,提出Miedema模型中参数φ*的计算表达式.结果表明:参数φ*的计算值与功函数值比较接近,与功函数值相比,其最大相对误差在12.0%以内,平均误差低于5.0%,计算得到的稀土铝合金系统混合焓与实验值更接近.     

Al-Er二元合金的价电子结构与固溶度研究

利用固体与分子经验电子理论(EET),计算分析了Al-Er合金的价电子结构。计算了不同温度下Er在基体铝中的平衡固溶度,同时结合界面前的溶质原子再分配原理,研究了在凝固过程中溶质原子Er的分配问题。结果表明:在Al3Er晶胞中最强Al-Er共价键的共价电子数为0.35798,表明Al-Er之间存在强烈的相互作用,在合金凝固过程中存在较大的形成金属间化合物Al3Er的趋势。固溶体中3种晶胞中最强键键能的关系为:EErEAl-ErEAl。因此Er元素的加入可以提高Al基体的结合强度,从而提高合金的抗高温性能。Er在基体铝中平衡固溶度很低,共晶温度928K下铒的固溶度仅为0.017%,平衡分配系数K约为0.00281,运用sheil模型计算表明当铒含量很低的情况下,凝固过程溶体中也会存在较大的成分过冷,随着凝固过程的进行,固液界面铒原子偏聚与铝结合生成Al3Er,起到异质形核的作用,细化了铸态晶粒组织。     

Thermodynamic calculation of Er-X and Al-Er-X compounds existing in Al-Mg-Mn-Zr-Er alloy

Based on the Miedema model and Extended Miedema theory, the formation energies of different solute components in Er-X binary system and Al-Er-X ternary systems were calculated. The results show that the variation of erbium content has little influence on the chance rate of the formation Al-Er compound in the Al-Mg-Mn-Zr-Er system. The calculated formation energies in the Er-X binary system and Al-Er-X ternary systems indicate that Al3Er phase can take priority of depositing, Al-Er-Zr ternary compounds may also found which agrees with the experimental results in references. The consistency of calculation and experiment proves that the intermetallic compounds in the Al-Mg-Mn-Zr-Er system can be predicted directly by calculating the formation energies of the reactions in Er-X binary system and Al-Er-X ternary systems with the Miedema model and Extended Miedema theory.     

Al-4.5Mg-Zr-Er合金的电子理论研究

以Miedema二元合金生成热模型为基础,结合George Kaptay提出的组元间相互作用参数表达式,计算了Mg、Zr、Er与Al之间随温度变化的相互作用参数;同时运用固体与分子经验电子理论(EET),计算了Al-4.5Mg-Zr-Er合金的价电子结构.根据计算结果和电镜研究综合认为,合金溶体中Zr、Er与Al原子之间存在强烈的交互作用,可以形成Al-Zr、Al-Er、Al-Zr-Er晶胞的偏聚区.随着凝固温度的降低,在界面前沿Al-Zr-Er原子会强烈偏聚形成Al3Er相,并可能形成Al3(ZrxEr1-x)复合相粒子作为异质形核的核心,对基体的晶粒起到强烈的细化作用,以提高铝镁合金的机械性能.