论文摘要
金属间化合物具有突出的比强度、高温强度和高的弹性模量等特点,是理想的航空航天结构材料,金属间化合物材料的研究给金属材料领域带来了很大的发展潜力,它不仅拓宽了材料科学研究的领域,而且为现代科技的发展打下了坚实的物质基础,金属间化合物的热力学性质对研究其稳定性及其应用都具有重要的意义,因此,从理论上预测金属间化合物的热力学性质显得非常重要。最早由美国科学家Daw和Baskes提出的嵌入原子方法(embedded atommethod(EAM))理论,经过不断地发展和完善,已经成功地应用于对金属及合金热力学性质的计算。本文主要采用普适分析型EAM理论(generalanalytic embedded atom method(GAEAM)),通过拟合纯元素的晶格常数、空位形成能、结合能和体积弹性模量等物理量,确定了铝(Al)、锂(Li)、镁(Mg)、钛(Ti)、铁(Fe)、锆(Zr)、铈(Ce)七个元素的嵌入原子模型参数。通过拟合金属间化合物的形成焓的实验结果或第一原理计算结果,确定合金势,计算了分别由Al、Li、Mg、Ti、Fe、Zr和Ce构成的二元金属间化合物的形成焓、弹性常数和点缺陷性质,以及三元金属间化合物的晶格常数、结合能和形成焓。结论如下:1.采用普适分析型嵌入原子模型,通过拟合纯元素的晶格常数、空位形成能、结合能和体积模量等,确定了Al、Li、Mg、Ti、Fe、Zr和Ce七个元素的嵌入原子模型参数。2.不同元素之间的相互作用势的参数由拟合实验结果或第一原理的计算结果来确定。3.利用GAEAM模型计算了二元无序合金的形成焓、二元金属间化合物的形成焓,计算的结果与已有的实验结果以及其它理论的计算结果相符。4.利用普适分析型EAM模型计算了部分金属间化合物的弹性常数、空位和反空位形成能。计算的金属间化合物偏离理想化学配比成份而形成不同的结构缺陷类型,即在其子晶格中出现空位或反位缺陷,与已有的实验结果和其它理论结果相符合。5.利用GAEAM模型计算了三元金属间化合物的晶格常数、结合能和形成焓,计算的的结果与相图中相关信息相符合。计算的结果表明:该模型能正确预测三元金属间化合物的热力学性质。