采用基于密度泛函理论(DFT)的Materials Studio中的CASTEP模块, 对银合金化镁钙合金中AgMg、Mg2Ca、AgCa相的热力学性质、电子结构和弹性性质进行了第一性原理计算, 将计算得到的合金形成热、结合能、体模量、剪切模量、弹性模量、泊松比、熔点和硬度与文献值进行了对比。结果表明: AgMg相的结合能力最强, 结构最稳定, 抵抗变形能力和抗剪切能力最强, 熔点和硬度最高; AgCa相的塑性和延展性要高于其它两相的; 计算结果与文献值相差不大, 证明了计算结果的正确性。
所属栏目
材料性能及其应用辽宁省创新团队基金资助项目(LT2013004); 辽宁省创新团队项目(LT2013004)
收稿日期
2015/2/142015/9/18
作者单位
杨阳:沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870
毛萍莉:沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870
刘正:沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870
王峰:沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870
王志:沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870
备注
杨阳(1991-), 男, 辽宁葫芦岛人, 硕士研究生。
引用该论文:
YANG Yang,MAO Ping-li,LIU Zheng,WANG Feng,WANG Zhi.First Principles Calculation of AgMg, Mg2Ca and AgCa Phases in Ag Alloying Mg-Ca Alloy[J].Materials for mechancial engineering,2016,40(1):66~70
杨阳,毛萍莉,刘正,王峰,王志.银合金化镁钙合金中AgMg、Mg2Ca和AgCa相的第一性原理计算[J].机械工程材料,2016,40(1):66~70
参考文献
【1】
徐学利,王纯,侯军才, 等.ZK60镁合金的炉中钎焊工艺[J]. 机械工程材料,2015,39(8):35-38.
【2】
王世栋,高晓雷,李权.金属钙、钙合金的制备与应用研究进展[J].材料导报,2012,26(4):1-6.
【3】
张蓉,罗裴.AZ61镁合金的热压缩变形行为及组织演变[J].机械工程材料,2014,38(8):11-15.
【4】
李子剑,张克,楼私权, 等.镁钙合金的细胞毒性研究[J].中国骨与关节损伤杂志,2007,22(9):740-742.
【5】
付海洋,许建霞,徐丽明,等.含纳米银医疗器械的体外细胞毒性试验[J].药物分析杂志,2010,30(7):1354-1356.
【6】
吴菊英,汤爱涛,潘复生.第一性原理在镁合金研究中的应用现状[J].材料导报,2012,26(11):119-147.
【7】
毛萍莉,于波,刘正, 等.Mg-Zn-Ca合金中AB2型金属间化合物电子结构和弹性性质的第一性原理[J].金属学报,2013,49(10):1227-1233.
【8】
周惦武,徐少华,张福全.Mg-Al-Ca合金系金属间化合物的力学性质与热力学性能第一原理计算[J].稀有金属材料与工程, 2011,40(4):640-644.
【9】
卢志文,仲志国,刘克涛, 等.高温高压下Ag-Mg-Zn合金中金属间化合物的微观结构与热动力学性质的第一性原理计算[J].物理学报, 2013,62(1):1-9.
【10】
SUZUKI A, SADDOCK N D, JONES J W. Solidification paths and eutectic intermetallic phases in Mg-Al-Ca ternary alloys[J]. Acta Materialia, 2005,53(9):2823-2834.
【11】
ZHANG Su-hong, ZHANG Xin-yu, ZHU Yan, et al. Mechanical and electronic properties of Rh and Rh3Zr from first-principles calculation[J]. Solid State Communications, 2014,189:43-46.
【12】
MONKHORST H J, PACK J D. Special points for Brillouin-zone integrations[J]. Physical Review B, 1976,13(12):5188-5192.
【13】
PERDEW J P, BURKE K, WANG Y. Generalized gradient approximation for the exchange-correlation hole of a many-electron system[J]. Physical Review B, 1996,54(23):16533-16539.
【14】
VANDERBILT D. Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism [J]. Physical Review B, 1990,41(11):7892-7985.
【15】
HAMMER B,HANSEN L B, NORSKOV J K. Improved adsorption energetics within density-nctional theory using revised Perdew-Burke-Ernzerh of functionals[J]. Physical Review B, 1999,59(11):7413-7421.
【16】
陈学善,杜安.TiAl合金形成热模拟研究[J].东北大学学报(自然科学版), 2011,32(4):541-544.
【17】
MAO Ping-li, YU Bo, LIU Zheng, et al. Mechanical properties and electronic structures of MgCu2, Mg2Ca and MgZn2 Laves phases by first principles calculations[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014,24(3):2920-2929.
【18】
周惦武,徐少华,张福全,等.Sn合金化MgZn2相及Mg2Sn相结构稳定性的第一原理研究[J].中国有色金属学报, 2010,20(5):914-922.
【19】
余伟阳.Mg-Al-Ca Laves相和Mg-Al-Sb合金的电子结构和力学性能[D].湘潭: 湘潭大学, 2009.
【20】
刘斯琦,屈华,董晓超,等.Al-Cu-Mg-Ag合金强化相价电子结构与热稳定性[J].特种铸造及有色合金, 2013,33(8):772-775.
【21】
周惦武,彭平,庄厚龙,等.Mg17Al12相Ca合金化结构稳定性的第一原理研究[J].中国有色金属学报,2005,5(4):546-550.
【22】
NYE J F. Physical properties of crystals[M]. Oxford: Oxford University Press, 1985.
【23】
MAO Ping-li, YU Bo, LIU Zheng, et al. Mechanical, electronic and thermodynamic properties of Mg2Ca Laves phase under high pressure: a first-principles calculation[J]. Computational Materials Science, 2014,88:61-70.
【24】
雷艳丽,黄华伟,喻冲,等.第一原理研究Zr元素对UO2结构与力学性能的影响[J].材料科学与工程学报, 2014,32(1):126-153.
【25】
赵慧,赵宇宏,杨晓敏,等.Ca、Sr和Ba掺杂Mg2Si弹性性能和电子结构的第一性原理研究[J].稀有金属材料与工程, 2015,44(3):639-643.
【26】
YU W Y, WANG N, XIAO X B. First-principles investigation of the binary AB2 type Laves phase in Mg-Al-Ca alloy: electronic structure and elastic properties[J]. Solid State Sciences, 2009,11(8):1400-1407.
【27】
傅利,赵宇宏,杨晓敏,等.Mg-Al-Si-Ca合金系金属间化合物的电子结构和力学性能的第一性原理计算[J].稀有金属材料与工程, 2014,43(11):2733-2738.
【28】
LI C H, HOE J L, WU P. Empirical correlation between melting temperature and cohesive energy of binary Laves phases[J]. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2003,64(2):201-212.
【29】
JI Z W, HU C H, WAND D H, et al. Mechanical properties and chemical bonding of the Os-B system: a first-principles study[J]. Acta Materialia, 2012,60(10):4208-4217.