Mg_1-xZn_x合金的弹性和热力学性质的第一性原理研究

来源期刊：金属学报2017年第9期

论文作者：崔荣华 王歆钰 董正超 仲崇贵

文章页码：1133 - 1139

关键词：Mg1-xZnx合金;弹性性质;热力学性质;第一性原理;

摘    要：基于密度泛函理论及密度泛函微扰理论为基础的第一性原理计算,采用虚晶近似的方法,研究了具有hcp结构且Zn含量在2%（原子分数）范围内的8种Mg_1-xZn_x合金的晶格常数、弹性性质和热力学性质。通过优化结构计算Mg和Zn含量不同的Mg_1-xZn_x合金弹性常数,对Young’s模量、Poisson比、弹性各向异性等进行了详细分析,给出了Mg及Mg_1-xZn_x合金的晶格振动Helmholtz自由能、内能、熵和定容热容等随温度变化情况。结果表明,随着Zn含量增加晶格常数a和c均相应减小,弹性常数、自由能和内能增大,熵及定容热容减小;另一方面,随温度升高,Zn含量对自由能和熵的影响程度增大,而对定容热容的影响程度先增大后减小。Mg_1-xZn_x合金中Zn含量的增加有利于提高材料硬度和韧性,但也增大了材料的各向异性。