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含扭转晶界位错Al金属拉伸强度第一性原理预测

王如志 徐利春 严辉 香山正宪

含扭转晶界位错Al金属拉伸强度第一性原理预测

王如志, 徐利春, 严辉, 香山正宪
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  • 本文基于密度泛函理论第一原理方法,从影响力学性能本质的电子结构计算上,对含Σ 5{001}扭转晶界位错Al金属拉伸强度进行了预测,发现其理论拉伸强度达到8.73 GPa,临界应变为 24%.拉伸强度低于文献报道(Phys. Rev. B 75, 174101 (2007))的倾斜晶界位错Al金属的理论拉伸强度9.5 GPa,但其临界应变却远大于倾斜晶界的16%.本研究结果表明,通过工艺参数控制,改变缺陷形态,可极大地改变其力学性能.进一步地,从电子结构层次上, 分析了含晶界位错Al金属拉伸断裂行为的实质,通过分析电荷密度分布、键长变化等,发现其断裂处发生在晶界处;理论计算结果将对Al金属结构设计及力学性能改善具有重要的指导作用.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11074017),北京市"学术创新团队建设计划"项目(批准号:PHR201007101), 北京市科技新星计划(批准号:2008B10),北京市自然科学基金(批准号:1102006)和教育部留学回国人员科研 启动基金资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-05-07
  • 修回日期:  2011-05-25
  • 刊出日期:  2012-01-05

含扭转晶界位错Al金属拉伸强度第一性原理预测

  • 1. 北京工业大学材料科学与工程学院,北京 100124;
  • 2. 日本国家产业技术综合研究所关西研究中心UBIQEN研究所,大阪府池田市绿丘1-8-31
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11074017),北京市"学术创新团队建设计划"项目(批准号:PHR201007101), 北京市科技新星计划(批准号:2008B10),北京市自然科学基金(批准号:1102006)和教育部留学回国人员科研 启动基金资助的课题.

摘要: 本文基于密度泛函理论第一原理方法,从影响力学性能本质的电子结构计算上,对含Σ 5{001}扭转晶界位错Al金属拉伸强度进行了预测,发现其理论拉伸强度达到8.73 GPa,临界应变为 24%.拉伸强度低于文献报道(Phys. Rev. B 75, 174101 (2007))的倾斜晶界位错Al金属的理论拉伸强度9.5 GPa,但其临界应变却远大于倾斜晶界的16%.本研究结果表明,通过工艺参数控制,改变缺陷形态,可极大地改变其力学性能.进一步地,从电子结构层次上, 分析了含晶界位错Al金属拉伸断裂行为的实质,通过分析电荷密度分布、键长变化等,发现其断裂处发生在晶界处;理论计算结果将对Al金属结构设计及力学性能改善具有重要的指导作用.

English Abstract

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