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第一原理電子論によるAl粒界の構造と物性の研究

利用第一性原理电子理论研究Al晶界的结构和物理性质

基本信息

批准号：
01F00053
负责人：
山本良一
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

応力下におけるAl結晶粒界の原子配置と電子構造変化を計算し、Naの偏析があるとない場合のAl粒界の「第一原理引張試験」を行った。応力-ひずみの関係により、純Al粒界の場合に、ひずみが31%で最大応力は9.9GPaであり、Na偏析した場合には、ひずみが25%で最大応力は9.3GPaである。Naの偏析した場合の応力は純Al粒界に比べると少し低くなり、純Al粒界より先に破壊すると判る。Al粒界の破壊するまえにひずみが23%から応力の増加は遅くなり、31%で最大応力が達してから応力も遅く減少していく。この結果はDeyimenjianらの[100]結晶軸方向に沿ってAl完全結晶の破壊方式と類似している。Σ9対応粒界でのAl-Alボンドは強く結合されていると考えられる。Al粒界の価電子密度の結果によっても、粒界で価電子はかなり存在していることが判る。Naが偏析した場合には、粒界に垂直するxx方向ではひずみの増加にともない、応力が高くなった。最大応力に対するひずみが25%である。ひずみが0-5%範囲にユニットセルに圧応力があると判っている。純Al粒界と比べると、Naの偏析の場合に応力がプラスになる必要なひずみが高い(純Al粒界:3-4%の間;Al-Na系:5%)。NaがAl粒界に偏析するとAl粒界が膨張し、さらにユニットセルに圧応力が残ったためであると考えられる。ひずみの増加とともに価電子密度とボンド長の変化を調べた。純Al粒界の場合に粒界でのEFボンドが切れる。Naの偏析した場合にはNa周辺のEFとEHボンドはともに切れる。「Naの偏析によりNa周辺の価電子密度大幅に減少するため、不純物偏析により界面の結合強度(adhesion)が弱まる」の結論と一致した。

The calculation of atomic configuration and electronic structure of Al crystal grain boundary under stress, and the "first-principle tension test" of Al crystal grain boundary under Na segregation are carried out. In the case of pure Al particles, the maximum force is 9.9GPa. In the case of Na segregation, the maximum force is 9.3GPa. In the case of Na segregation, the strength is lower than that of pure Al particles, and the strength of pure Al particles is lower than that of pure Al particles. The maximum strength of Al particles increased by 23% and decreased by 31%. The result is similar to that of the crystal axis direction of Deyimenjian, which is along the direction of Al complete crystallization. The Al-Al compound of the first phase is strongly combined with the second phase. The electron density of Al particles results in the existence of particles. In the case of segregation, the grain boundary increases in the xx direction, and the force increases in the xx direction. The maximum strength is 25%.ひずみが0-5%范囲にユニットセルに圧応力があると判っている。Pure Al grain boundary:3-4%;Al-Na system:5%). The Al boundary segregation of Na and Al is due to expansion and contraction. The increase in electron density In the case of pure Al grain boundary, the grain boundary is cut off. Na and Na are separated. The conclusion is consistent with that of "Na segregation and Na perimeter electron density decrease greatly, impurity segregation and interface adhesion decrease."