镁基三元长周期堆垛有序结构的热力学稳定性
材料科学
2014-01-16 v1
摘要
含有长周期堆垛有序 (LPSO) 结构的镁合金表现出极高的拉伸屈服强度和延展性。它们已在多种通式为 Mg-XL-XS 的三元镁系中发现，其中 XL 和 XS 分别是比 Mg 大和小的元素。在这项工作中，我们利用密度泛函理论，基于一种新提出的包含 Mg 间隙原子的结构模型，考察了这些 LPSO 析出相的热力学稳定性。我们预测了许多 Mg-XL-XS 三元体系中 14H 和 18R LPSO 结构的稳定性：包括 85 个由 XL=稀土 (RE) Sc,Y,La-Lu 和 XS=Zn,Al,Cu,Co,Ni 组成的体系。我们在所有观察到 LPSO 结构的体系中预测了热力学稳定的 LPSO 相。此外，我们还在新的、尚未观察到的 Mg-RE-XS 体系中预测了几种稳定的 LPSO 结构。基于 Mg 和 XL 之间的尺寸失配，我们还探索了许多非稀土 XL 元素，包括 Tl,Sb,Pb,Na,Te,Bi,Pa,Ca,Th,K,Sr——另外 55 个三元体系。预测 XL=Ca, Sr 和 Th 最有可能形成稳定的 LPSO 相，特别是当 XS=Zn 时。最后，我们考察了已知 XL 元素中先前观察到的一些趋势。我们发现，Mg 和 XL 在 FCC 晶格上的有利混合能与尺寸失配共同构成了决定 XL LPSO 形成的极佳判据。
引用
@article{arxiv.1309.3184,
title = {Thermodynamic Stability of Mg-based Ternary Long-Period Stacking Ordered Structures},
author = {James E. Saal and C. Wolverton},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.3184},
year = {2014}
}