Al-Mg-Si合金強(qiáng)化機(jī)理的電子理論研究.pdf

1、作為中高強(qiáng)度合金，Al-Mg-Si合金優(yōu)良的綜合性能使得它倍受青睞，然而，沉淀強(qiáng)化是該合金的主要的強(qiáng)化機(jī)理，沉淀強(qiáng)化主要是由第二相粒子與位錯間的交互作用引起的，目前對位錯以切過或繞過方式而強(qiáng)化的機(jī)理一般從第二相粒子硬度、尺寸及間距等諸多方面考慮，并沒有深入到微觀電子層次。對于Al-Mg-Si系合金，其時效沉淀相很多且影響因素復(fù)雜，使得其沉淀強(qiáng)化的微觀機(jī)理至今仍不十分清楚，本文運用固體與分子經(jīng)驗電子理論(簡稱EET理論)與界面電子結(jié)構(gòu)計算

2、方法，對Al-Mg-Si合金熔體的各種偏聚晶胞以及部分沉淀相，分別從價電子結(jié)構(gòu)以及表征晶體硬度的原子鍵角度、界面電子分布以及界面能等界面角度進(jìn)行計算和分析，探索了合金的性能以及沉淀強(qiáng)化過程中位錯切過或繞過機(jī)制內(nèi)在的微觀原因，為橋接微觀一宏觀的聯(lián)系奠定了一定的基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下： 1、對原子含量比Mg／Si>1且含量不高的合金熔體(過熱不高)中可能存在的A1-Mg、Al-Si、A1-Mg-Si、及Mg-Si偏聚晶胞的價電

3、子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計算。結(jié)果表明，Mg-Si偏聚晶胞的鍵絡(luò)最強(qiáng)，將成為熔體的結(jié)構(gòu)遺傳因子，并對合金固溶體起到一定的固溶強(qiáng)化。 2、結(jié)合硬度產(chǎn)生的微觀機(jī)制及前人的研究成果，提出了滑移面結(jié)合因子H，H=∑I<,α>E<,α>，并指出了它的優(yōu)勢及不足，為晶體硬度比較及合金沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化的價電子分析提供了一條新思路。 3、計算了合金中純Al、純Mg、Ll<,o>型GP區(qū)、β(Mg<,2>Si)相及β-Si相的價電子結(jié)構(gòu)及H因子。結(jié)

4、果表明，GP區(qū)中Mg-Mg鍵最強(qiáng)，是其易于形成片狀的內(nèi)在原因；對于H因子，除純Mg最小之外，其余各相的H因子依次顯著增大，這是它們之間硬度差別的微觀本質(zhì)原因，也是Al基體滑動位錯切過GP區(qū)而繞過β(Mg<,2>Si)及β-si相首要的微觀原因。 4、計算了GP區(qū)、β(Mg<,2>Si)相及β-si相與基體的界面電子結(jié)構(gòu)及界面能。結(jié)果表明，GP區(qū)與基體界面電子密度連續(xù)，內(nèi)應(yīng)力很小，界面能也最小，使得位錯易于克服其內(nèi)應(yīng)力場及界面能并