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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。

Calculation of the atomic configuration and electronic structure change of the Al crystal grain boundary under the force, and Na segregation of the Al grain boundary in the case of "first principle tensile test".応力-ひずみのrelationsにより、Pure Al particle boundary caseに、ひずみが31% でMaximum 応力は9.9G In the case of Pa segregation and Na segregation, the maximum power is 9.3GPa. When Na segregation occurs, the force of the pure Al particle boundary is smaller than that of the pure Al particle boundary. Al particle boundary breaking resistance 23% から応力のincrease increase は遅くなり, 31% of the maximum power is reached, and the power is reduced by 31%.このRESULTSはDeyimenjianらの[100] The direction of the crystallization axis is along the ってAl complete crystallization method is similar to している. Σ9対応精品界でのAl-Alボンドは强くcombinationされていると卡えられる. The results of the electron density at the Al particle boundary are determined, and the electron density at the particle boundary is determined by the existence of the electron density. Naがsegregationしたoccasionには、grain boundaryにverticalするxx directionではひずみのincreasedにともない、応力が高くなった. The maximum power is 25% of the maximum power.ひずみが0-5%fan囲にユニットセルに姧応力があると Judge and っている. The particle boundary of pure Al is higher than that of Na and Na segregation (pure Al particle boundary: 3-4%; Al-Na system: 5%). NaがAl grain boundary is segregated, Al grain boundary is expanded, and Al grain boundary is expanded.ひずみのincreaseとともに価electron densityとボンド长の変化を动べた. In the case of pure Al particle boundary, the particle boundary is the same as the particle boundary. NaのsegregationしたoccasionにはNazhou辺のEFとEHボンドはともにcutれる. "The segregation of Na is a sign that the electron density is greatly reduced, and the segregation of impurities is a sign that the bonding strength (adhesion) at the interface is weak," the conclusion is consistent.