周惦武徐少华张福全彭平刘金水
金属学报
采用基于密度泛函理论Castep和Dmol程序软件包, 计算了ZA62镁合金中AB2型金属间化合物 MgZn2, Mg2Sn和MgCu2的结构稳定性、弹性性能与电子结构. 合金形成热和结合能的计算结果显示: Mg2Sn具有最强的合金化形成能力, 而MgCu2结构最稳定; 体模量(B)、弹性各向异性系数(A)、Young's模量(E)、剪切模量(G)和Poisson比(ν)的计算结果表明: MgZn2和MgCu2为延性相, 而Mg2Sn为脆性相, MgZn2的塑性最好; 采用弹性常数、体模量和结合能的经验公式计算金属间化合物的熔点, 实验值均在采用弹性常数(±300 K)和体模量(±500 K)计算熔点预测的范围内, 采用弹性常数比采用体模量和结合能预测熔点的平均相对误差小, 其中采用弹性常数计算Mg2Sn的熔点与对应的实验值十分接近, 相对误差仅为0.31%. 不同温度下热力学性质的计算结果表明, 在298-573 K温度范围内, MgCu2的Gibbs自由能始终最小, 其结构热稳定性最好, 结构稳定性的强弱顺序并不随温度的升高而消失; 而对MgZn2和Mg2Sn, 以475 K为临界, 结构稳定性的强弱顺序随温度的升高发生了变化; 态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明: MgCu2 结构最稳定的原因主要在于体系在Fermi能级以下区域成键电子存在强烈的离子键作用.
关键词:
镁合金
,
intermetallics
,
electronic structure
,
structural stability
,
elastic property
