Al_Sc金属间化合物的电子结构及稳定性和热力学性质.pdfVIP

第 20 卷第 5 期 中国有色金属学报 2010 年 5 月 Vol.20 No.5 The Chinese Journal of Nonferrous Metals May 2010 文章编号：1004-0609(2010)05-0946-08 Al-Sc 金属间化合物的电子结构及稳定性和热力学性质 1, 2 1, 2 1 2 李燕峰 ，徐 慧 ，张 彪 ，章立刚 (1. 中南大学 物理科学与技术学院，长沙 410083 ； 2. 中南大学 材料科学与工程学院，长沙 410083) 摘 要：采用基于密度泛函理论的赝势平面波法，计算 Al-Sc 的4 个稳定相的电子结构，分析其成键情况，并采 用基于第一性原理的热力学计算公式，计算各相的生成焓、结合能、德拜温度、体弹模量和自由能。结果表明： Al-Sc 金属间化合物在费米面以下，主要通过 Al 3s−Sc 3d 和 Al 3p−Sc 3d 杂化成键，在费米面以上则以 Sc 3d 成键为 主；随着 Al 在各相中所占比例的增大，体系中共价性增大，稳定性提高，且 Al Sc 与 Al Sc 在低能级区成键电子 2 3 较多，结构较为稳定。在 4 个化合物中，0 K 时合金化形成能力最强的是 Al Sc(H =−52.02 kJ/mol)，最弱的是 2 0 AlSc (H =−35.93 kJ/mol) 。自由能计算所得曲线表明：Al Sc 的结构稳定性最好，AlSc 的最差；随着温度的升高， 2 0 2 2 晶体稳定性都降低。所有热力学计算值与试验值吻合良好。 关键词：Al-Sc 金属间化合物；电子结构；稳定性；热力学性能；自由能；密度泛函理论；赝势平面波法 中图分类号：TG 111; TG146.2 文献标志码：A Electronic structure, stability and thermodynamic properties of Al-Sc intermetallics compounds 1, 2 1, 2 1 2 LI Yan-feng , XU Hui , ZHANG Biao , ZHANG Li-gang (1. School of Physical Science and Technology, Central South University, Changs