Cu掺杂对L12-Al3Zr相及L12/α相界面稳定性的影响-中国材料进展

文章信息/Info

Title:: Effects of Cu Doping on the Stability of L12-Al3Zr Phase and L12/α Phase Interface

Author(s):: YANG Song; LIU Weidong; QU Hua; FU Jiayu; CHEN Yuhang; School of Materials Science and Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China

摘要:: 基于EET理论，计算了L12Al3Zr、L12(Al,Cu)3Zr相和L12Al3Zr/α、L12(Al,Cu)3Zr/α相界面的价电子结构，从价电子结构角度研究了Cu掺杂对L12Al3Zr相与L12-Al3Zr/α相界面稳定性的影响。研究表明：Cu掺杂提高了L12-Al3Zr相结构内部原子间的键合力，随着Cu掺杂原子百分比的增加，共价电子对数n1、单元总成键能力F和使界面保持连续的原子状态组数σN逐渐增大，相稳定性逐渐增强；当Cu掺杂原子百分比达到16.7%时，相比未添加Cu,n1和F分别增大7.42%和9.65%，σN增加379组，当Cu掺杂原子百分比超过16.7%时，n1和F呈下降趋势。Cu掺杂显著降低L12/α相界面的共价电子密度差Δρ，增大σn，降低了相界面应力，增强了相界面的连续性；对于L12-Al3Zr相(001)面AlZr原子层与α相形成的相界面，当Cu掺杂原子百分比达到16.7%时，相比未添加Cu时，Δρ减小94.99%，σn增加58组；对于L12-Al3Zr相(001)面Al原子层与α相形成的相界面，当Cu掺杂原子百分比达到16.7%时，相比未添加Cu时，Δρ减小92.24%，σn增加4组。Cu掺杂提高了L12-Al3Zr相及L12/α相界面的稳定性，使之不易发生改组重构，抑制了L12-Al3Zr向D023-Al3Zr转变。

Abstract:: 基于EET理论，计算了L12Al3Zr、L12(Al,Cu)3Zr相和L12Al3Zr/α、L12(Al,Cu)3Zr/α相界面的价电子结构，从价电子结构角度研究了Cu掺杂对L12-Al3Zr相与L12-Al3Zr/α相界面稳定性的影响。研究表明：Cu掺杂提高了L12-Al3Zr相结构内部原子间的键合力，随着Cu掺杂原子百分比的增加，共价电子对数n1、单元总成键能力F和使界面保持连续的原子状态组数σN逐渐增大，相稳定性逐渐增强；当Cu掺杂原子百分比达到16.7%时，相比未添加Cu,n1和F分别增大7.42%和9.65%，σN增加379组，当Cu掺杂原子百分比超过16.7%时，n1和F呈下降趋势。Cu掺杂显著降低L12/α相界面的共价电子密度差Δρ，增大σn，降低了相界面应力，增强了相界面的连续性；对于L12-Al3Zr相(001)面AlZr原子层与α相形成的相界面，当Cu掺杂原子百分比达到16.7%时，相比未添加Cu时，Δρ减小94.99%，σn增加58组；对于L12-Al3Zr相(001)面Al原子层与α相形成的相界面，当Cu掺杂原子百分比达到16.7%时，相比未添加Cu时，Δρ减小92.24%，σn增加4组。Cu掺杂提高了L12-Al3Zr相及L12/α相界面的稳定性，使之不易发生改组重构，抑制了L1-Al3Zr向D023-Al3Zr转变。