高强铝合金中间相Al₂Cu,Al₂CuMg和MgZn₂性能的第一性原理计算

廖飞¹，范世通¹，邓运来^1,2，张劲³

1. 中南大学材料科学与工程学院2. 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室3. 中南大学轻合金研究院

摘 要：采用第一性原理平面波赝势方法,计算Al^-Zn-Mg-Cu系高强铝合金主要中间相Al₂Cu,Al₂Cu Mg和Mg Zn₂的结合能、形成焓、弹性常数及态密度。计算结果表明:3相结合能按Mg Zn₂>Al₂Cu Mg>Al₂Cu顺序递减;形成焓按Mg Zn₂>Al₂Cu>Al₂Cu Mg顺序递减;Al₂Cu具有很高的弹性模量,同时具有一定的塑性,可以作为合金的强化相;Al₂Cu Mg是典型的脆性相,并表现出明显的各向异性,容易诱导产生裂纹;Mg Zn₂具有良好的塑性,同时熔点较低,是合金的主要强化相;3相中均存在离子键的相互作用,提高了结构稳定性;通过适当降低Cu,Mg含量,提高Zn的含量,有利于生成Mg Zn₂相,进一步提高合金的综合性能。

关键词：高强铝合金;中间相;第一性原理;力学性能;