一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法技术

本发明专利技术涉及镁合金技术领域，具体是一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，该方法包括如下步骤：步骤1：构建Hcp Mg单胞模型；步骤2：对Hcp Mg单胞模型进行4×4×4扩胞，得到Hcp Mg超胞模型；步骤3：筛选出理论上能够形成Mg‑X固溶体超胞模型的固溶元素；步骤4：构建具有不同掺杂位置的Mg‑X固溶体超胞模型；步骤5：对具有不同掺杂位置的Mg‑X固溶体超胞模型进行结构优化；步骤6：计算具有不同固溶元素的Mg‑X固溶体超胞模型的形成能；步骤7：判断具有不同固溶元素的Mg‑X固溶体超胞模型的稳定性；步骤8：筛选出能够提高镁合金弹性模量的固溶元素。本发明专利技术有效缩短了高模量镁合金成分设计的周期、有效降低了高模量镁合金成分设计的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镁合金，具体是一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法。

技术介绍

1、近年来，人们都十分关注节能环保目标的建设，装备轻量化是向节能减排目标迈进的重要一步，故新型轻量化材料的开发和应用具有重要意义。镁合金因其具有低密度(1.75g/cm3～1.80g/cm3)、高比强度(120mpa·cm3/g～190mpa·cm3/g)等特点，而被广泛应用到汽车、航空航天、3c(计算机、电子、通信)以及军事等领域。但是镁合金在弹性模量方面的短板，严重限制其作为结构材料在各领域的发展，尤其是在军事领域，航空武器的射程越来越远，飞行速度越来越快，对其壳体材料的稳定性和轻量化提出了更高的要求，在高应力环境下服役时，由于其镁合金存在强度-模量不匹配的问题，镁合金部件会产生严重的塑性变形，严重影响其服役效果。

2、目前，镁合金主要通过合金化和热处理来改变其弹性模量。其中合金化主要是向镁中加入合金元素，通过固溶强化和析出相强化两种方式来获得弹性模量的提高。热处理主要是通过对铸态镁合金进行不同应变速率和应变温度的热挤压来获得弹性模量的提高，但是热处本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：所述步骤1、步骤4、步骤9、步骤14、步骤16中，模型均通过Materials Studio软件进行构建，并得到相应的CIF文件，然后结合VESTA软件将CIF文件转化为VASP软件计算所需的POSCAR文件。

3.根据权利要求1所述的一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：所述步骤2、步骤5、步骤10、步骤15、步骤17中，对模型进行结构优化的INCAR、KPOI...

【技术特征摘要】

1.一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：所述步骤1、步骤4、步骤9、步骤14、步骤16中，模型均通过materials studio软件进行构建，并得到相应的cif文件，然后结合vesta软件将cif文件转化为vasp软件计算所需的poscar文件。

3.根据权利要求1所述的一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：所述步骤2、步骤5、步骤10、步骤15、步骤17中，对模型进行结构优化的incar、kpoints文件均通过vaspkit软件包生成，结构优化后得到contcar文件，利用vesta软件得到模型的几何结构信息；所述几何结构信息包括：键长、键角。

4.根据权利要求1所述的一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：所述步骤3中，筛选出的固溶元素需要满足如下条件：原子尺寸差为15％～30％，电负性差小于0.4。

5.根据权利要求1所述的一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：所述步骤6、步骤11、步骤18中，模型的形成能计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的一种基于实验和第一性原理的高模量镁合金成分设计方法，其特征在于：所述步骤8、步骤13、步骤20中，计算模型的弹性常数时，采用vaspkit中的能量-应变法进行求解，输入所需的incar文件也由vaspkit软件...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇宏，宁文行，朱志宏，刘新华，谢建新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：