Er对镁合金固溶强化作用的第一性原理研究

采用虚拟晶胞近似方法控制固溶体中的Er含量,基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法研究了Er对Mg-xEr(x=1 at.％～6 at.％)固溶体的固溶强化作用.计算结果表明:Mg-xEr(x=1 at.％～6 at.％)固溶体的体模量(B)随Er含量的增加而逐渐增大,当Er含量为4 at.％时体模量达到最高值,之后基本保持不变.剪切模量(G)和杨氏模量(E)随Er含量的增加而降低,当Er含量达到6％时,又略微增大.6种固溶体的G/B值均小于0.57,都是韧性材料.Er掺杂量为1 at.％～5 at.％的区间内,随Er含量的增加,固溶体的G/B值明显降低,泊松比(v)增大,合金韧塑性提高;当Er含量继续增大到6 at.％,固溶体的G/B值有所升高,泊松比(v)减小,合金韧塑性下降.随着Er含量的增加,态密度整体向低能级区域移动,费米能级低能级区域的成键电子数逐渐增多,同时底带宽度明显变宽,合金成键能力增强.在Er含量为1 at.％～2 at.％的区间内,受Er-4f电子影响总态密度图中出现了明显的赝能隙,费米能级在赝能隙高能侧,合金电子跃迁困难.当Er含量大于2 at.％时,赝能隙变得不明显,费米能级处的态密度值比较高,合金活性增强.