铝二元合金晶界分段与脆化：基于第一性原理的研究
材料科学
2025-02-04 v1
摘要
晶界分段控制着多晶材料的性质，如其对Intergranular裂纹的易受性。工程合金化学以增强晶界粘合力以防止晶界失效是关键。虽然已有大量关于多种铝基二元合金晶界脆化的第一性原理数据集，但第一性原理计算的方法以及所分析的断裂路径在各研究之间存在差异。本文针对{\Sigma}5[001](210)铝晶界，从全电子第一性原理出发重新评估并计算晶界分段与脆化。我们显式评估了多个断裂路径，并提供了69种二元铝合金中首选断裂路径化学趋势的案例研究。结果表明，若忽略某些低能断裂路径，可能会使估计脆化强度误差高达约1 eV/溶质原子，尤其是对于工程上感兴趣的多种d-block过渡金属溶质物。本文计算的数据库也允许对全电子与赝势方法进行全面比较。对Al(Sc)中晶界分段与脆化的Hubbard U密度泛函理论效应被发现在晶界与自由表面（差异约0.1 eV或更小）的相对能计算中并不显著。
引用
@article{arxiv.2502.01579,
title = {Grain Boundary Segregation and Embrittlement of Aluminum Binary Alloys from First Principles},
author = {Nutth Tuchinda and Gregory B. Olson and Christopher A. Schuh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.01579},
year = {2025}
}