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Mg-Zr合金微观组织电子结构研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:0
  • 页码:1043-1047
  • 语言:中文
  • 分类:O613.71[理学—无机化学;理学—化学] TG131[金属学及工艺—合金;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]沈阳工业大学建筑工程学院,沈阳110023
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50671069),辽宁省教育厅科学研究计划(批准号:05L297,20060807)和沈阳市科技发展计划(批准号:1041020-1-04-6)资助的课题.
  • 相关项目:镁合金强化及腐蚀机理的电子理论研究
作者: 刘贵立|
中文摘要:

用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能,Mg/Zr界面能与Mg的表面能,Mg中Zr及Zr中Fe,Mn,Si,H等杂质原子相互作用能,Mg,Zr原子态密度及其在合金中的电荷变化.计算发现,在晶体中与Mg态密度差别很大的Zr在Mg/Zr界面却与Mg趋于相近,从而界面电子环境与Mg相似,为Mg形核生长提供有利条件;α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg,且Mg/Zr界面能低于Mg的表面能,从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出,并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象.原子相互作用能的计算结果显示,Zr在Mg中相互吸引形成团簇,并与杂质形成化合物,削弱晶粒细化效果,但同时净化合金,改善合金使用性能.Mg,Zr发生电荷转移,在合金中产生离子键,降低Mg扩散能力,使晶粒生长困难,进而细化晶粒.

英文摘要:

The electronic structure parameters (such as the structure energy, atomic binding energy of α-Mg and α-Zr phase; the interface energy of Mg/Zr; the surface energy of Mg; the interacting energy between Zr atoms or impurity atoms; the density of state and the charge variety of Mg and Zr in auoys) were calculated by recursion method. The calculated results show that: the shape of the density of states of Zr is different from Mg in the cryctal grain, but is similar to the Mg at the Mg/Zr interface, which means the electronic structure environment of the interface of Mg/Zr is similar for Zr and Mg, which provides the condition for Mg to nucleate on the surface of Zr. The structure energy and the atomic binding energy of α-Zr phase are lower than that of α-Mg, and the interface energy of Mg/Zr is lower than the surface energy of Mg. This explains from energy point of view the experiment phenomenon that Zr precipitates from Mg liquid before α-Mg solidifies, and it acts as good centers for heterogeneous nucleation to refine α-Mg grains. The interacting energy between atoms indicated that Zr atoms attracts each other, so they can form Zr atom clusters in Mg easily, and may combine with impurity atoms to form compounds, which will weaken the effect of the refinement of Mg grains. But it cleans the Mg alloys and improves the performances of Mg alloys. The charge transfer between Mg and Zr produces the ionic bond, which reduces the coefficient of diffusion of Mg. This makes the growing of α-Mg grain difficult, and leads to the refinement of α-Mg grain.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876