机械工程学报

作者：唐树伟, 罗东明, 吴孟修, 张静怡, 贺子康

单位：1. 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院 阜新 123000;2. 东北师范大学化学学院 长春 130024

关键词：金属间化合物,AlCu3合金,电子结构,力学性能,第一性原理计算；

基金：国家自然科学基金(21503039)、辽宁省科技厅基金(2019MS164)、辽宁省教育厅基金(LJ2020JCL034)和辽宁工程技术大学学科创新团队(LNTU20TD-16)资助项目。

采用第一性原理计算方法研究了AlCu3合金及Mg、Ag、Si在Al位或Cu位通过取代掺杂方式形成的Al7Cu24X和Al8Cu23X (X=Mg,Ag,Si)合金体系的结构稳定性、电子结构和力学性能。Mg、Ag、Si倾向于在Cu位进行取代掺杂，对AlCu3合金晶体几何结构影响较小，Al7Cu24X和Al8Cu23X (X=Mg,Ag,Si)体系具有很好的热力学稳定性和机械稳定性。态密度和差分电荷密度计算结果表明，Al7Cu24X和Al8Cu23X (X=Mg,Ag,Si)掺杂体系仍然保持明显的AlCu3合金特征，Cu 3d价电子轨道对Al7Cu24X和Al8Cu23X (X=Mg,Ag,Si)掺杂体系的总态密度具有主要贡献，Si、Mg元素掺杂对原结构产生的影响较小，而Ag原子由于4d轨道电子的存在会加强原子间的键合作用。力学性能的计算结果表明，Mg掺杂能够有效提升AlCu3合金的延展性及塑性性能，Al7Cu24X和Al8Cu23X (X=Mg,Ag,Si)体系均为各向异性的韧性材料，能够有效地提升AlCu3合金材料硬度及抗变形能力。因此，X (X=Mg,Ag,Si)取代掺杂提高了AlCu3合金材料的综合力学性能。

来源：2023年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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