论文部分内容阅读
铝及其合金由于其优异的性能而广泛用于各个领域,它的产量仅次于钢铁,在有色金属中排名第一。与钢类似,铝合金也遭受腐蚀,因此,已经对铝合金的耐蚀性给予了极大的关注。众所周知,铝合金在铸造和热处理过程中不可避免地会析出一些第二相,例如θ相,T1相和S相等。通过电化学分析,可以发现合金中第二相与铝基体之间的电子功函数差是腐蚀铝合金的主要动力。S相和T1相是Al-Cu合金中常见的析出相,这二者的腐蚀行为对Al-Cu合金的耐腐蚀性具有至关重要的影响。本文在原子尺度上研究了S相和T1相的腐蚀机理,运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法计算了S相和T1相的表面能和功函数,并讨论了应力和电化学环境（H2O和Cl-）对T1相的影响。得出的结论如下:1.计算了S相的表面能、表面电子功函数和界面替位能。不同的终结面具有不同的表面性质,这取决于表面原子密度和终结面的元素组成。功函数的计算结果表明,终结面的镁含量越高,则功函数越低,耐腐蚀性越差。替位能的结果显示,合金原子倾向于在界面处偏析,Fe和Si由于原子半径小且电负性高,明显促进了S相的析出。2.计算了T1相的表面能、表面电子功函数和界面替位能。T1相的功函数与终结面的Li含量有关,因为Li具有最小的电负性并且易于失去电子。功函数的计算结果表明,包含Li原子的终结面易于被腐蚀。此外,研究合金元素对T1相析出的影响,建立Al（111）/T1（010）界面,计算Mg、Zn和Ag的在界面的替位能。结果显示,与Mg和Zn原子相比,Ag的替位能很低,这意味着Ag可以缓和界面处的应变。并且Ag的原子半径与Al接近,化学价与Li原子相同,因此,Ag原子更可能促进T1相的沉淀。3.在应力状态下,T1中间相不同终结面的功函数有着不同于纯金属的变化行为,含有Al和Cu的T1（010）终结面在拉应变的作用下,功函数增加。其原因可以归结为,拉应变使表层和次外层融合,其可以提高表面电子密度并提高功函数,进而可以增强耐腐蚀性。此外,构建了T1/H2O和T1/Cl-界面以研究在不同环境下的腐蚀机理。结果表明,Li和Mg倾向于与Cl或O原子成键并脱溶到溶液中。同时T1相表面的功函数随这些原子析出而提高,耐腐蚀性提高。