y和zn原子对mg-y-zn固溶体层错能影响的研究论文

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1、Y幂i：lZn原子对Mg—Y-Zn国溶体层错能影响的研究摘要为了更有效地改善镁合金的性质，有必要对Mg．Y-Zn固溶体的层错与机械性能之间的内在联系进行研究。本文通过第一性原理计算，对掺杂了钇和锌的Mg．Y-Zn固溶体的层错以及电子结构性质做了研究和讨论。论文主要包括以下内容：首先，运用第一性原理计算，通过超晶胞模拟的方法计算得到了纯镁的内禀型层错能值，包括，，和厶类型的两种层错。然后采用同样的方法，对掺杂钇和锌原子的固溶体计算得到了各种体系的总能，并且通过能量最低原理来确定这些掺杂原子在各种体系中的精确位置，研究表明，溶质原子(钇和锌)主要富集

2、在层错层以及层错邻层，这一现象被学术界称为铃木效应。然后对每一种掺杂体系最稳定结构的内禀型层错能进行了计算，并将这些计算结果与纯镁层错能进行了比较，研究发现无论是乃层错体系还是L层错体系，当体系中掺杂单个的钇原子时，其层错能值较纯镁层错能均有明显地降低，而掺杂单个的锌原子时，上述两种类型的层错能值较纯镁层错能并未降低，但是随着掺杂到体系的溶质原子种类和数目的增多，上述两种类型的层错能值均有显著的下降。为了更进一步解释形成上述现象的原因，本文通过研究各种体系的电子结构(态密度和电荷密度分布)得到了溶质原子(钇和锌)对合金层错能影响的潜在机理，那就是

3、在钇和锌以及钇和镁之形成了强烈的共价键是造成固溶体层错能显著降低的内在原因。本文的创新点是将以往对溶质原子的铃木效应从单个原子单种元素扩展到了多种原子多种元素，从而为合金中的铃木效应提供了更为深刻和全面的视野。关键词：层错能溶质原子Mg．Y-Zn固溶体第一性原理计算INVESTIGATIoNOFTHEEFFECTOFYANDZnATOMS0NSTACKINGFAULTENERGIESOFMg—Y-ZnSOLIDSOLUTIONABSTRACTInordertoimprovethepropertiesofmagnesiumalloymoreeffe

4、ctively，itisnecessarytomakeastudyontheinternalrelationsbetweenthestackingfaultsandthemechanicalproperties．Inthiswork，allcalculationswereperformedusingthefirst-principlescalculation，thestakingfaultsoftheMg—Y-Znsolidsolutionanditselectronicstructurewereinvestigatedindetails．The

5、maincontentsofthisdissertationareasfollowing：Firstly,theintrinsicstackingfaultenergies(SFEs)ofpuremagnesiumwascalculatedaccordingtothesupercell-simulationmethodbasedonthefirst—principlescalculation．ThenthetotalenergiesofvariousMg-Y-ZnsystemswhichwereaddedYandZnwereobtainedaft

6、erusingthesamemethod．Thepositionsofthesesoluteatomsindifferentsystemswasidentifiedbasedonthelowestenergyprinciple．Researchindicatesthatthesoluteatoms(YandZn)weremainlysegregatedtothestackingfaultlayeranditsadjacentlayer,whichistheSO—calledSuzukieffect．Thentheintrinsicstacking

7、faultenergiesofthemoststablestructureforeverysystemswerecalculated．MeanwhileweIIcomparedthecalculatedresultswiththestackingfaultenergiesofpureMg，ItshowedthattheSFEvaluesforboth／／and／2faultsystemsreducegreatlywiththeadditionofsingleYatom，whereaswhenthesystemwiththeadditionofZn

8、，theSFEsforbothIland／2faultsystemwerenotreduced．Withtheincreasingnum