第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质

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王晓中, 林理彬, 何捷, 陈军. 2011: 第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质, 物理学报, 60(7): 559-566.
引用本文: 王晓中, 林理彬, 何捷, 陈军. 2011: 第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质, 物理学报, 60(7): 559-566.
2011: The first principles study on mechanical properties of He doped grain boundary of Al, Acta Physica Sinica, 60(7): 559-566.
Citation: 2011: The first principles study on mechanical properties of He doped grain boundary of Al, Acta Physica Sinica, 60(7): 559-566.

第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质

The first principles study on mechanical properties of He doped grain boundary of Al

  • 摘要: 基于密度泛函理论方法,本文开展了氦掺杂Al∑3((111)/180°)晶界数值模拟拉伸试验,计算结果表明,He在晶界中最低杂质形成能为2.942eV,偏析到晶界的偏析能为0.085eV;在拉伸条件下,清洁二∑3晶界的理论拉伸强度为9.65GPa,拉伸断裂从晶界界面开始;而He掺杂后,晶界的理论拉伸强度下降到7.14GPa,在断裂发生前应力曲线中出现平台效应,拉伸断裂从包含He杂质的界面开始.通过对比键长和电荷密度分布,本文认为He的满壳层电子结构一方面导致了He与Al之间仅有弱的电荷相互作用,另一方面He满壳层电子结构的电荷屏蔽效应也导致了周围Al-Al键的弱化,这是系统拉伸强度下降的主要原因.
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出版历程
  • 刊出日期:  2011-07-30

第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质

  • 北京应用物理与计算数学研究所,计算物理实验室,北京100083 四川大学物理系,辐射物理及技术教育部重点实验室,成都610064
  • 四川大学物理系,辐射物理及技术教育部重点实验室,成都610064
  • 北京应用物理与计算数学研究所,计算物理实验室,北京100083

摘要: 基于密度泛函理论方法,本文开展了氦掺杂Al∑3((111)/180°)晶界数值模拟拉伸试验,计算结果表明,He在晶界中最低杂质形成能为2.942eV,偏析到晶界的偏析能为0.085eV;在拉伸条件下,清洁二∑3晶界的理论拉伸强度为9.65GPa,拉伸断裂从晶界界面开始;而He掺杂后,晶界的理论拉伸强度下降到7.14GPa,在断裂发生前应力曲线中出现平台效应,拉伸断裂从包含He杂质的界面开始.通过对比键长和电荷密度分布,本文认为He的满壳层电子结构一方面导致了He与Al之间仅有弱的电荷相互作用,另一方面He满壳层电子结构的电荷屏蔽效应也导致了周围Al-Al键的弱化,这是系统拉伸强度下降的主要原因.

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