导　　师： 赵宇军

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 金属镁有着较高的储氢容量，氢的重量密度可达到7.6wt%，体积密度可达110g/L，能量密度可达9MJ/kg，并且镁在自然界储量丰富，可以通过岩石提取和海水提取等方式得到，成本较低，有望成为未来商业储氢的材料。实验表明，在金属镁与过渡金属形成的界面处往往有着较高的电荷密度，使得界面处的储氢能力更强。因此，金属镁与过渡金属界面的研究对镁基合金的储氢机理有着重要的科学意义。　　在第一章绪论，我们介绍了镁金属材料的概况，以及其储氢特性，并对镁与过渡金属的界面研究状况进行了介绍。第二章我们对界面以及界面理论模型处理晶格失配问题的困难，以及相应的一些处理方法(包括本文的方法)做了介绍。另外对基于密度泛函理论的第一性原理方法、相关计算软件VASP和过渡态理论进行了简要的介绍。　　在第三章，通过运用第一性原理计算的方法，我们对金属镁与X(X=镍、钯、钛、铌)四种金属的界面的稳定性和电子特性进行了系统的研究。镁与X界面的最优结构通过晶格常数、晶胞面积、晶胞形状等晶格失配最小化得到，对于界面两侧的晶格匹配主要采用了扩胞法和插值法得到共同晶格常数，通过平移法可以得到界面处的最优原子相对位置结构，界面层的间距选取两相材料原子层的平均值并进行优化得到。界面处的电荷转移情况主要与界面处原子相互作用有很大关系。镁与互溶材料形成的界面比与不互溶材料形成的界面更稳定，我们通过对分波态密度和差分电荷密度的分析，更直观地得到影响界面稳定性因素。研究结果表明Mg与互溶材料形成的界面比与不互溶材料形成的界面更稳定。在晶胞晶格常数相同的条件限制的情况下，Mg-Ni，Mg-Pd，Mg-Ti，Mg-Nb的最佳晶胞面积匹配比率分别为4:7,3:4,7:9和9:4，他们对应的界�

关 键 词： 第一性原理 金属镁 晶格失配 原子扩散 结构稳定性

领　　域： []