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铂铑合金系基本力学性能的第一性原理研究

编号:CPJS03610

篇名:铂铑合金系基本力学性能的第一性原理研究

作者:陈松; 陆建生; 谢明; 夏璐; 潘勇; 胡洁琼; 张吉明; 陈永泰; 杨有才; 王塞北; 王松;

关键词:铂; 铑; 力学性质; 密度泛函; 虚晶近似;

机构: 昆明理工大学材料科学与工程学院; 昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室;

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了计算。给出了常用的低Rh含量和未有相关研究报道的高Rh含量的合金的晶格常数,弹性系数和体积模量等。通过晶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E、G与实验结果接近。随Rh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量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量增加位错应变能也增加,但Rh量低于40%时增速较快,高于40%后变缓,该关系与实测的Rh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量关系,发现以Rh量为40%为界,小于该值时Rh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。

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