【摘 要】
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Al-Sc系合金由于具有较低的密度和较高的力学强度,在航空航天、军事等领域得以广泛的应用。Al-Sc合金也被一些民用工业所青睐,例如被用来制作体育器材。Sc是最轻的过渡金属元
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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Al-Sc系合金由于具有较低的密度和较高的力学强度,在航空航天、军事等领域得以广泛的应用。Al-Sc合金也被一些民用工业所青睐,例如被用来制作体育器材。Sc是最轻的过渡金属元素,作为添加元素加入到合金中后可以极大地改善合金的性能。但是由于Sc的价格昂贵,从经济上考虑,制备含Sc成分尽量少,同时又尽量保持较高力学强度的Al-Sc合金具有实际意义。
研究表明,Al-Sc合金的优异性能与合金体内产生.Al3Sc析出相有关:过饱和的Al(Sc)固溶体在300-500℃温度范围内时效处理后,可产生L12结构的Al3Sc析出相。考虑到以往的对于Al-Sc合金第一原理计算研究中,少有对Al-Sc合金时效处理前的无序固溶态的计算研究报道,为此本文采用第一原理赝势平面波方法计算了Al-Sc合金固溶体、有序相和无序相结构对应的形成焓和电子结构。在无序合金的电子结构研究中,引入了可以描述无序合金结构环境的小尺寸单胞模型-SQS模型。SQS模型也称准随机模型是由ATAT软件包计算得到。通过比较发现具有16个原子的SQS模型能够很好的模拟所要的物理性质。计算结果表明:超饱和固溶体中的Sc原子具有偏聚产生L12结构的Al3Sc析出相和L10结构的AlSc析出相的趋势。依据对各结构相的电子结构及电子密度分析结果,初步探讨了时效处理导致超饱和固溶体Al(Sc)中偏聚产生L12结构的Al3Sc析出相的形成机理。
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