cu_5zr、cu_5hf和cuzr的结构、力学及电子性质的研究

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1、中图分类号：TB303学校代码：10216UDC：539密级：公开工学硕士学位论文Cu5Zr、Cu5Hf和CuZr的结构、力学及电子性质的研究硕士研究生：伊国辉导师：张新宇副教授申请学位：工学硕士学科专业：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年12月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMaterialsScienceTHEINVESTIGATIONSONSTRUCTURAL,MECHANICALANDELECTRONICALPROPERTYOFCu5Zr，Cu5HfANDCuZrByYiGuohuiSupervisor:ProfessorZhangXinyu

2、YanshanUniversity2015.12燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《Cu5Zr、Cu5Hf和CuZr的结构、力学及电子性质的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《Cu5Zr、Cu5Hf和CuZr的结构、力学及电子性质的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。

3、本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要块状金属玻璃（BMG）由于具有较高弹性限度、较高断裂强度和硬度而被人们所熟知。但是许多BMG都会表现出明显的脆性，这极大地限制了它们的进一步发展。为了解决这一问题，经常采

4、用引入第二相的办法。这些引入的第二种结晶相会显著影响金属玻璃的韧性及其它物理和化学性质。所以本文的主要工作将集中在CuZr非晶合金内的三种结晶颗粒（Cu5Zr、Cu5Hf和CuZr）的结构、机械性质和电子性质的研究上。首先，我们采用第一性原理与准谐德拜模型相结合的方法研究了Cu5Zr和Cu5Hf的结构、弹性和热动力学性质。我们计算的AuBe5结构类型Cu5Zr和Cu5Hf的晶格常数与之前的理论值和实验值都符合很好。而从形成焓的计算中我们发现CaCu5类型的Cu5Hf不如AuBe5类型稳定。由于Zr和Hf具有相近的原子半径和化学性质，所以Cu5Zr和Cu5Hf具有相似的机械和热动力学性质。但

5、是Cu5Hf在硬度和抵抗断裂上具有更好的表现，我们也从电子结构方面给予了分析。其次，我们用超胞和虚晶近似的方法对Ni和Ti掺杂的B2CuZr合金的相稳定性、马氏体转变（MT）行为和机械性质进行了研究。不同类型超胞的形成焓被用来判断掺杂原子的占位和掺杂元素对B2CuZr相稳定性影响。通过合金元素对某些弹性模量的影响，我们对组分依赖的马氏体转变开始温度（Ms）做了预测。这些结果将对Ni掺杂的CuZr合金的不同实验结果给出理论上的解释，并且证实Ti使CuZr结构趋于不稳定，从而使Ms降低。结合计算的弹性常数我们还对合金元素对CuZr的塑性和负的泊松比的影响进行了研究。最后，我们讨论了B19＇、B

6、33和CmCuZr之间的关系，并且发现B33是B19＇CuZr的理论上最稳定结构，和Cm相是两种不同结构。进一步地，我们也对B2、B19＇和B33CuZr的机械性能和各向异性进行了研究。关键词：弹性性质；电子结构；马氏体转变；CuZr合金-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractBulkmetallicglass(BMG)iswellknownfortheiruniquemechanicalproperties,suchaslargeelasticlimit,highfracturestrengthandhardness.ButmostBMGsmacroscopicallyexhibi

7、tobviousbrittleness,whichisabiglimitationfortheirfurtherdevelopment.Oneofthesolvingmethodsistointroduceasecondphase,whichwillimprovetheplasticityofBMGsdramaticallyandalsohaveinfluenceonsomeimportantphysicalandche