彩丽师姐的博士大论文盲审33

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1、太原理工大学博士研究生学位论文合金元素对Mg-Li-X强/韧化作用机制的第一性原理研究摘要在全球推崇环保、降低能耗，营造绿色地球的大背景下，航空、航天、汽车、3C电子产品等领域均对零部件的轻量化提出了较高的要求，Mg-Li合金作为最轻的金属结构材料，备受关注，但是Mg-Li合金的强度和韧性都不及铝合金，这大大限制了Mg-Li合金的应用，因此，采取各种措施提高Mg-Li合金的强度和韧性就成为推广Mg-Li合金广泛应用最为行之有效的方法，而在提高Mg-Li合金强度和韧性的众多途径中，合金化是最为有效的方法之一。在对材料性能的预测、对实验机理探索的众多计算研究方

2、法中，第一性原理因其不依赖任何经验参数，只与物质的5个基本物理量有关，能够确保计算结果的可信，而越来越受到广大研究人员的青睐。本论文基于第一性原理研究了合金化元素对Mg-Li-X的强韧化作用机制，主要研究内容如下：(1)对Mg-Li二元合金中最基本的两种组织α相和β相的稳定性及力学性能进行了研究，结果表明β相较α相更容易形成，且α相和β相在热力学和动力学性质方面均稳定，Li在Mg中的固溶有助于提高α相的韧性。对α与β形成的晶界、相界模型进行拉伸模拟试验的结果显示Li溶于Mg和Mg溶于Li均可改善纯Mg、Li界面的结合能力，提高Mg、Li界面的结合强度。(2

3、)对Al、Zn、iii太原理工大学博士研究生学位论文Cd等合金化元素溶入Mg-Li合金形成固溶体的形成热、体模量等物理量的分析表明Zn、Cd固溶于β相中可提高其强度，且Cd较Zn的固溶强化作用更加明显，而Al固溶于β相中可提高其韧性。(3)对Si、Ge、Ca、Al、Zn、Cd等合金元素处于Mg-Li合金中晶界、相界时，对晶界、相界结合能力影响的研究结果显示Cd可提高Mg/Mg界面的结合强度和抗拉强度。Si、Ge、Al、Zn可提高α/β相界的结合强度，且增强效果依以下顺序递减：Zn﹥Si﹥Ge﹥Al，而Ca则降低了α/β相界的结合能力。(4)对Al、Zn、C

4、d、Si、Ge、Ca、Sn、Gd、Y等合金元素与Mg形成的金属间化合物的体模量等物理量的研究发现Mg2Si、Mg2Ge、Mg2Sn、MgZn2、Mg17Al12这五种析出相均具有高的体模量、剪切模量和杨氏模量，在合金中均可起到析出强化作用，各模量的值按以下顺序依次递减：Mg2Si﹥Mg2Ge﹥MgZn2﹥Mg17Al12﹥Mg2Sn；依据体模量与剪切模量的比值可判定Mg3Gd、Mg7Gd、Mg24Y5、MgZn2这四种析出相均可提高合金的韧性，且提高程度依以下顺序递减：Mg3Gd﹥Mg7Gd﹥Mg24Y5﹥MgZn2。(5)全面分析了各合金元素对Mg-Li

5、合金强韧性等的影响得出Mg-Li-Zn-Si-Ge-Ca是较适宜的Mg-Li高强合金，Mg-Li-Al-Cd-Y将有可能成为轻质高强超塑性镁合金。关键词：Mg-Li合金，强韧化机制，第一性原理，合金元素iii太原理工大学博士研究生学位论文FIRST-PRINCIPLESTUDYONALLOYINGELEMENTSONMg-Li-XSTRENGTHENING/TOUGHENINGMECHANISMABSTRACTHigherdemandforlightweightofcomponentshasbeenproposedinaviation,aerospace,

6、automobile,3Celectronicproductsandotherareasonthebackgroundofrespectingenvironmentalconservation,reducingenergyconsumptionandcreatingagreenearth.Mg-Lialloyisconsideredasthelightestmetalstructurematerial.ButthestrengthandtoughnessoftheMg-LialloyarenotashighasAlalloy,whichgreatlylim

7、itstheapplicationofMg-Lialloy.Therefore,takingvariousmeasurestoimprovethestrengthandtoughnessoftheMg-LialloysbecomethemosteffectivemethodtopromoteaverywideapplicationofMg-Lialloys,whilealloyingisthemosteffectivemethodtoimprovethestrengthandtoughnessoftheMg-Lialloys.Duringmanymetho

8、dsonpredictionofmaterial’spropert