付正鸿 李婷 单美乐 郭糠 苟国庆

(西南交通大学,先进材料教育部重点实验室,成都 610031)

1 引 言

Mg2Si金属间化合物是Al-Mg-Si系铝合金主要的热处理强化相,高弹性模量、高硬度的Mg2Si颗粒弥散分布于铝合金基体中,通过阻碍位错运动在Al-Mg-Si系铝合金形成弥散强化作用,使铝合金强度硬度大幅度提高[1,2].由于Mg2Si的高熔点(1085 ℃)[3],被用于替代SiC陶瓷制备铝基复合材料,且具有良好的切削加工性和成形性.因此,Mg2Si金属间化合物的研究备受关注[4].

对于Mg2Si金属间化合物的理论研究,主要采用基于密度泛函数理论的第一性原理计算方法.任玉艳等[5]对Mg2Si金属间化合物的结构稳定性、热力学和力学性能进行了系统的第一性原理计算研究,理论计算值与实验值十分接近.余本海等[6]采用第一性原理的方法对Mg2Si的同质异相体的晶体结构、电子结构及弹性性质进行了全面研究.

氢由于其原子半径极小,容易在材料中扩散,并引起材料性能的变化.氢原子对晶体结构和力学性质影响的第一性原理计算已经成为目前研究的热点.韩秀丽等[7]采用第一性原理的方法对Ti-H体系的晶体结构和能量进行了研究,氢原子的加入引起Ti晶体的晶格畸变,降低了晶体的结合能.氢在α-Fe和γ-Fe中掺杂均使晶体结构产生不同程度的畸变,并降低了材料的塑性[8,9].姚宝殿等[10]的研究显示氢对Ti3SiC2的力学性质影响不大.对α-Ti-H键重叠集居数的研究发现[11],氢减弱了近邻原子间的成键强度,存在弱键效应; 而在β-Ti-H中,氢增加了近邻……