导　　师： 湛永钟

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 本文基于密度泛函理论的第一性原理,研究Al2CuMg/Al界面的原子结构、不同界面模型的结构稳定性以及界面的本质电子相互作用,从原子层面分析探究铝合金增强相的作用机理;实验上采用Ti、Nb和Ho合金化Al-Zn-Mg-Cu铝合金,研究其对合金铸态和均匀化态的微观组织演变和力学性能的影响。主要研究内容如下:（1）基于前人的实验结果,建立Al2CuMg（001）/Al（021）界面模型。通过采用第一性原理方法,计算界面能和粘附功来比较CuMg和Al终端两种界面模型的稳定性。计算结果表明,CuMg终端的Al2CuMg（001）表面与Al（021）表面之间形成的界面更加稳定。计算电子结构结果表明,CuMg终端界面更加稳定的主要原因是此界面模型在界面原子Cu 3d、Mg 3p和Al 3p中存在很强的杂化。（2）采用OM、XRD、SEM和DSC等实验手段,研究添加Ti和Nb元素到Al-Zn-Mg-Cu合金后其铸态和均匀化态微观组织和相变化情况。实验结果表明,铸态Al-Zn-Mg-Cu合金组织主要是由Al基体和Mg（Zn,Al,Cu）2固溶体共晶相组成。当添加Ti和Nb到合金中形成具有D022结构的Al3Ti和Al3Nb相,Ti和Nb主要以该相形式存在。这些合金在经过380℃/24h均匀化处理后,均出现了Al2CuMg相,该相主要是通过Mg（Zn,Al,Cu）2固溶体转变而成。（3）基于以上实验发现,合金化元素Ti和Nb在铝合金中具有相似的作用,因此采用第一性原理和Rietveld精修方法研究Al3Ti和Al3Nb复合相的晶体结构、稳定性和力学性能。计算形成能的结果表明,所有的Al3(Ti1-xNbx)固溶体在热动力学上是稳定的,而且随着Nb浓度的升高稳定性增强。计算的体模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比结果也证实了Nb原子加入Al3Ti后能提高其强度。计算的电子结构分析也揭示了Al3(Ti1-xNbx)固溶体的金属性随着Nb原子浓度的升高而降低。使用Rietveld精修方法得到的结果表明,依靠Rietveld精修方法获得的Al3

关 键 词： 第一性原理 精修 合金化 界面 微观组织

领　　域： []