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为提高燃油经济性和减少环境污染,镁合金因其质轻和良好性能在汽车和航空工业受到广泛关注。目前镁合金应用存在的主要障碍在于其有限的成型能力和力学性能及较低燃点,尤其是高温下力学性质的限制。因此,为克服镁合金作为新的工程材料有限力学性质限制,科学家们付出巨大的努力去改善镁合金力学性能。具有时效硬化响应的轻质镁合金得到广泛研究,镁合金强化机制主要包括固溶强化、沉淀强化、弥散相强化。加入合金化元素是改善镁合金力学性能及优化其微结构的有效方法之一。另外,材料本征点缺陷在决定其力学、物理和功能响应方面扮演着重要角色。例如,在Laves相中反位缺陷和空位缺陷的存在有利于材料同步剪切畸变及改善材料韧性性能。因此,本论文利用从头算法深入研究和探讨了 Mg-Cu-Si合金体系中重要三元Laves沉淀相Mg2Cu3Si在Mg-Cu-Si合金中的强化作用及其本征点缺陷,主要研究内容如下:1、运用从头算法研究和比较了 Mg-Cu-Si合金中关键沉淀相Mg2Cu3Si、Mg2Si和MgCu2的相稳定性和力学性质,对它们在Mg-Cu-Si合金中的主要强化作用进行了分析。形成焓和结合能表明这三个沉淀相中Mg2Cu3Si相有最强合金化能力和结构稳定性。多晶弹性模量研究表明Mg2Cu3Si相有最强抵抗可逆剪切/体积畸变及有最大硬度。脆性/延展性和各向异性分析表明MgCu2相有良好的延展性而Mg2Si相有明显弹性各向同性。德拜温度表明Mg2Si和Mg2Cu3Si相有较好热力学稳定性。电子结构揭示Mg2Cu3Si相中较强Cu-Si和Si-S i共价键,MgCu2相中Cu-Cu共价键和明显Mg-Mg金属键,Mg2Si相中较强]Mg-Si共价键。本文工作详细研究了 Mg-Cu-Si合金中关键沉淀相Mg2Cu3Si、Mg2Si、MgCu2的硬度、延展性、热稳定性,深化了对这些沉淀相在Mg-Cu-Si合金中强化效应的理解。2、利用从头算法研究了三元C14 Laves相Mg2Cu3Si中本征点缺陷的形成和结构。通过热力学平衡条件确定使三元C14 Laves相Mg2Cu3Si稳定的二维化学势相图。缺陷形成能结果表明在Cu(Si)富裕条件下反位缺陷CuMg最稳定而其它条件下反位缺陷CuSi是最稳定相;在Si富裕条件下空位缺陷Vsi最难形成而在其它条件下反位缺陷SiMg最难形成。本文结果合理解释了Mg2Cu3Si合金非化学配比特征,也表明点缺陷种类可通过控制化学环境来进行调控。从反位缺陷SiCu到SiMg,局部几何畸变逐渐加剧,表明缺陷位点周围多面体对称性和配位数将影响点缺陷形成及结构。计算态密度和局部差分电荷密度表明(Cu,Si)-Si键的强共价性,及由于较弱Mg-Cu键被较强Cu-Cu键代替进而促使反位缺陷CuMg容易形成;反位缺陷MgCu和Mgs是不利于形成的,这是因为较强的Cu-Si键被较弱的Mg-(Cu,Si)键代替。