铂铑合金系基本力学性能的第一性原理研究

摘要：

采用密度泛函理论和虚晶近似方法对铂铑合金系的结构和力学性能进行计算.给出了常用低Rh含量和鲜有相关研究报道的高Rh含量合金的晶格常数、弹性系数和体积模量(B)等.通过品格常数计算了不同合金的密度,与实测结果基本一致.通过弹性系数和力学稳定性判据发现该合金系结构是稳定的.计算的合金杨氏模量(E),剪切模量(G)与实验结果接近.随Rh含量的增加.G,E均增加,但B,G/B和泊松比均减小.通过分析确定随Rh含量的增加,合金的拉伸曲线变陡,延伸率变小,塑性变形难度增加.基于位错应变能的计算结果,发现随着Rh含量的增加位错应变能也增加,但Rh含量低于40％(质量分数)时增速较快,高于40％后变缓,该关系与实测的Rh含量与硬度、抗拉强度的关系一致.通过判定材料塑脆转变的G/B比值与Rh含量的关系,发现以Rh含量为40％为界,小于该值时Rh含量增加比值下降迅速,说明合金脆性增加较快,高于40％后比值减小变缓,表明合金脆性增加变缓.综合分析后认为随Rh含量增加铂铑合金的变形抗力增加、延伸率下降,脆性增加,导致合金塑性加工难度增大,但该变化速度为先快后慢,大致以Rh含量等于40％为界.对于低Rh含量的铂铑合金可以进行大变形量冷加工,而高Rh含量的铂铑合金只有通过提高温度,从而降低材料的G和E值才能进行一定的塑性加工.

关键词：铂、铑、力学性质、密度泛函、虚晶近似

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分类号：TG146.2(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目51267007,51461023,U0837601,51164015;云南省自然科学基金项目2010CD126,2012FB195;云南省省院省校合作项目20121B002;云南省创新团队项目2012HC027;昆明市创新团队项目2012-01-01-A-R-07-0005资助

在线出版日期：2015-05-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：276-282