Al-Er二元合金的价电子结构与固溶度研究
来源期刊：稀有金属2010年第1期
论文作者：王为 聂祚仁 占春耀
关键词：Al-Er二元合金; 价电子结构; 固溶度; Al_3Er相; Al-Er alloys; covalence electronic structure; solubility; Al_3-Er phase;
摘 要：利用固体与分子经验电子理论(EET),计算分析了Al-Er合金的价电子结构.计算了不同温度下Er在基体铝中的平衡固溶度,同时结合界面前的溶质原子再分配原理,研究了在凝固过程中溶质原子Er的分配问题.结果表明:在Al_3-Er晶胞中最强Al-Er共价键的共价电子数为0.35798,表明Al-Er之间存在强烈的相互作用,在合金凝固过程中存在较大的形成金属间化合物Al_3-Er的趋势.固溶体中3种晶胞中最强键键能的关系为:E~(Er)＞E~(Al-Er)＞E~(Al).因此Er元素的加入可以提高Al基体的结合强度,从而提高合金的抗高温性能.Er在基体铝中平衡固溶度很低,共晶温度928 K下铒的固溶度仅为0.017%,平衡分配系数K约为0.0028＜＜1,运用shell模型计算表明当铒含量很低的情况下,凝固过程溶体中也会存在较大的成分过冷,随着凝固过程的进行,固液界面铒原子偏聚与铝结合生成Al3 Er,起到异质形核的作用,细化了铸态晶粒组织.
摘要：利用固体与分子经验电子理论(EET),计算分析了Al-Er合金的价电子结构.计算了不同温度下Er在基体铝中的平衡固溶度,同时结合界面前的溶质原子再分配原理,研究了在凝固过程中溶质原子Er的分配问题.结果表明:在Al_3-Er晶胞中最强Al-Er共价键的共价电子数为0.35798,表明Al-Er之间存在强烈的相互作用,在合金凝固过程中存在较大的形成金属间化合物Al_3-Er的趋势.固溶体中3种晶胞中最强键键能的关系为:E~(Er)＞E~(Al-Er)＞E~(Al).因此Er元素的加入可以提高Al基体的结合强度,从而提高合金的抗高温性能.Er在基体铝中平衡固溶度很低,共晶温度928 K下铒的固溶度仅为0.017%,平衡分配系数K约为0.0028＜＜1,运用shell模型计算表明当铒含量很低的情况下,凝固过程溶体中也会存在较大的成分过冷,随着凝固过程的进行,固液界面铒原子偏聚与铝结合生成Al3 Er,起到异质形核的作用,细化了铸态晶粒组织.
关键词：Al-Er二元合金; 价电子结构; 固溶度; Al_3Er相; Al-Er alloys; covalence electronic structure; solubility; Al_3-Er phase;
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