First-principles study of phase stability and solubility in Al-(Cu, Zr) alloys
First-principles study of phase stability and solubility in Al-(Cu, Zr) alloys
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Al-(Cu, Zr)合金相稳定性和溶解度的第一性原理研究
DOI：
10.1080/00150193.2018.1392130
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发表时间：
2018-01
期刊：
影响因子：
0.8
通讯作者：
姚兆凤
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
陈树明;王海燕;任慧平;高雪云;姚兆凤
元素的溶解度极限在合金设计中起着至关重要的作用，对于理解合金中的动力学过程也是如此。利用第一性原理计算方法，计算了Al-Cu和Al-Zr化合物的基态，并预测了这两种化合物的稳定和亚稳态结构。结果表明，Al-Cu化合物的稳定结构为Al2Cu(CF12)、AlCu(MC20)、Al4Cu9(CP52)和AlCu3(TI8)；Al-Zr二元化合物的稳定结构为Al3Zr(TI16)、Al2Zr(HP12)、Al3Zr4(HP7)和AlZr3(CP4)。基于稀晶格气体的统计热力学理论，系统地计算了铜和锆在铝中的溶解极限随温度的变化。结果表明，在所研究的整个温度范围内，铜的溶解度远高于锆固溶度。
ABSTRACT The solubility limit of elements plays a crucial role in alloy designing, as well as in the understanding of kinetic processes in alloys. Using first-principles calculations, we calculated the ground states of Al-Cu and Al-Zr compounds, and predicted the stable and metastable structures of these two binaries. The results indicate that the stable structures for Al-Cu compounds are Al2Cu(cF12), AlCu(mC20), Al4Cu9(cP52) and AlCu3(tI8), and those for Al-Zr binary are Al3Zr(tI16), Al2Zr(hP12), Al3Zr4(hP7) and AlZr3(cP4). Based on the statistical-thermodynamic theory of dilute lattice gas, we presented a systematic series of calculations of the solubility limits of Cu and Zr in Al as a function of temperature. It is found that the solubility of Cu is much higher than Zr over the whole investigated temperature range.
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