黄元春， 肖政兵， 张欢欢， 刘 宇

(1.中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，长沙410083;2.中南大学机电工程学院，长沙410083;3.中南大学轻合金研究院，长沙410083;4.中南大学材料科学与工程学院，长沙410083)

Al-Zn-Mg-Cu系合金因具有比强度高，耐蚀性能好，断裂韧性大以及焊接性能优异等特点而被广泛研究并应用于航空航天领域［1，2］。2003年，美国铝业公司推出了新一代高强高韧7085铝合金(Al-7.5Zn-1. 5Mg-1.6Cu-0.12Zr，质量分数/%，下同)，由于其良好的熔铸特性以及优异的淬透性能，在新一代飞机构件中具有巨大的应用潜力。有报道［3，4］称，7085合金的综合性能已全面超过7050铝合金，在相同工艺处理下，7085合金构件的抗应力腐蚀和断裂韧性与7050铝合金相当，而其强度可提高15%。研究人员针对合金平衡相调控做的大量研究均表明，析出相的种类及性质对合金整体服役性能影响非常大，采用适当加工工艺对合金调控得到合理析出相一直是材料工作者的追求［3～10］。

目前，关于平衡相对7085合金性能的影响主要集中于实验研究，采用基于密度函数理论(Density functional theory，DFT)［11］的第一性原理对该合金具体平衡相性能的系统研究鲜见报道，而探明合金平衡相的物理化学性能在合金设计以及材料处理工艺中已愈发重要。近年来，由于基于密度函数理论的第一性原理计算与实验结果具有很好的一致性而在材料设计和性能研究方面得到了广泛的应用［12，13］。本文采用基于密度函数理论的第一性原理方法，结合相图热力学计算 (CALculation of PHAse Diagrams，CALPHAD)的方法，研究了典型成分7085合金(Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.12Zr，以下简称7085合金)中平衡相的种类、形成热、结合能、费米能值以及弹性常数，为合理设计7085合金提供理论指导。……