HCP金属合金形成热与结构稳定性的MAEAM模型研究

作     者：黎三华 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁晓俭

授予年度：2002年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：嵌入原子方法 晶格常数 固溶体 合金形成热 HCP金属 

摘      要：嵌入原子方法(EAM)就是这样一种原子尺度的微观模型，它描述的是材料中原子系统相互作用的总能量与原子的性质、位置、电子的等效影响之间的关系。自Johnson提出分析型EAM模型以来，嵌入原子方法已被广泛的应用于材料科学研究的诸多方面，取得了巨大成功，显示出广阔的前景。本文就是运用胡望宇、张邦维等人提出的改进分析型EAM模型，计算了hcp金属二元合金系无序固溶体的形成热和典型有序结构合金的形成热，研究了各种有序结构合金的相对稳定性。值得注意的是，本文通过分析合金晶格常数与其原子系统相互作用总能量的关系，建立了一种运用EAM模型系统地计算合金实际晶格常数的有效方法。即摒弃通常用于计算二元合金系无序固溶体的晶格常数的Vegard定律，而把合金的晶格常数作为合金形成热的一个参变量，该参变量在合理范围内变化时的最小形成热所对应的值就是合金的实际晶格常数。应用这一方法，计算了10种hcp金属元素Be、Mg、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Re、Ru、Co所形成的45个二元合金系的无序固溶体晶格常数和12种典型有序结构合金晶格常数。通过与已有实验数据的比较表明，计算结果具有相当高的可信度。相对于用Vegard定律计算的合金晶格常数而言，运用这一方法计算合金晶格常数能显著提高EAM模型计算合金形成热的准确性，克服了阻碍hcp金属EAM模型应用于hcp金属合金形成热实际计算的一大障碍，丰富和发展了EAM理论。应用胡望宇、张邦维等人提出的改进分析型EAM模型和本文建立的计算合金晶格常数的有效方法，计算了上述hcp金属元素所形成的45个二元合金系无序固溶体的形成热。通过与已有实验数据、Miedema理论的计算结果及其它的理论计算结果的比较表明，本文的计算结果具有相当高的可信度。同时，计算了这45个二元合金系金属间化合物典型结构的形成热，包括B2、L1、C11、C14、C15、C36、A15、DO、DO、DO、DO、L1这12种有序结构。尽管尚未查阅到有序结构合金形成热的实验数据，但本文计算的各有序结构合金形成热数值的相对大小所反映出的各有序结构合金相的相对稳定性信息与实验报道或Pettifor结构图基本上是吻合的。