有序结构Al3Er对应的Er在Al中固溶度的第一性原理计算

作者：高春来; 高坤元; 熊湘沅; 黄晖; 文胜平; 吴晓蓝; 聂祚仁

来源：稀有金属材料与工程, 2020, 49(08): 2738-2745.

• 第一性原理
• Al3Er
• 固溶度
• 溶解焓
• 剩余熵

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法获得了Er在Al-Er合金中的的固溶度曲线。在计算溶解焓过程中采用了对Er的4f电子分别视为核心电子和价电子的冻结核近似和标准近似。2种近似下计算获得的hR20、cP4和hP8结构Al3Er对应的Er的溶解焓分别为–1.003和–0.767eV/Eratom,–0.987和–0.757eV/Eratom,–0.967和–0.713eV/Er atom。动力学计算获得的剩余熵分别为3.301,3.229和3.309 kB/Er atom。利用加权平均获得的溶解焓值和剩余熵结果模拟获得的cP4-Al3Er对应的固溶度曲线符合实验结果,说明4f电子在计算中所起的作用不可忽视。计算获得的hR20和cP4结构Al3Er对应的Er的固溶度量值近似相等,远小于hP8结构对应的固溶度值。结合结构分析显示,cP4结构比hR20结构简单是造成cP4结构Al3Er更易从固溶体中析出的主要原因,与实验观察结果相符。

• 单位
  北京工业大学