Mg15X(X=Al,Zn,Ca,Nd,Er)固溶体结构稳定性及电子特性的第一性原理计算

作者：孙丽; 崔晓明; 白朴存; 杜赵新; 王争光; 刘永宏

来源：热加工工艺, 2022, 51(08): 43-47.

DOI：10.14158/j.cnki.1001-3814.20210318

• 镁合金
• 合金化
• Mg15X固溶体模型
• 电子特性
• 第一性原理

利用基于密度泛函理论的Castep软件构建了Mg15X(X=Mg,Al,Zn,Ca,Nd,Er)固溶体模型。采用第一性原理计算了其晶格常数、结构稳定性及电子特性。结果表明：相对于Mg16结构而言，Mg15X(X=Al,Zn,Ca,Nd,Er)固溶体结构的c/a值均有所减小，其中Mg15Nd和Mg15Er固溶体的c/a值减小幅度较大，预测在镁基体中添加适量稀土元素Nd或Er，有利于提高镁合金的延展性。Mg15X(X=Mg,Al,Zn,Ca,Nd,Er)结构的形成热和结合能的计算结果均为负值，这表明这些固溶体结构能稳定存在，镁合金中Al、Nd、Er的固溶强化作用优于Ca、Zn的。Mg15Er与Mg15Nd结构稳定性较好的电子机制为Mg(s)、(p)分别与Er(d)、(f)和Nd(d)、(f)轨道价电子强烈杂化，表现出较强的共价键。

• 单位
  内蒙古工业大学