1.1.3  Al-Mg合金的塑性加工与层错能的关系

层错是Al-Mg合金材料发生塑性变形的重要参数，对Al-Mg合金的力学行为和变形机制有重要影响。而层错的影响又靠层错能的大小来表征，所以Al-Mg合金中的层错能也是材料塑性变形的重要参数，对金属及合金的变形机制和力学行为有重要影响。常温下fcc金属和合金的最常见的塑性变形方式是滑移，原子堆垛顺序改变所形成的层错能的高低影响位错的形核、运动等。实验研究表明层错能的高低与材料变形难易程度相关，具有低层错能的材料容易塑性变形，而高层错能的材料不容易塑性变形Zhao等[1]发现降低材料的层错能有利于进一步激发位错的滑移和孪生，从而改善材料的力学性能。层错能高，位错容易滑移，塑性更强，同时更容易产生加工硬化，既加工硬化速率上升。

1.2  研究现状

1.3  本课题研究目的与目标

层错能是一类破坏了晶体的周期完整性，引起能量升高的晶格缺陷，与金属变形机制等问题密切相关。本课题以Al-Mg合金为研究对象，建立合金层错的原子模型，优化选取一至二种势函数，利用计算机模拟手段计算Al-Mg合金层错能。分析层错能的影响因素，从而有利于改善Al-Mg合金的性能。来~自^751论+文.网www.751com.cn/

2  Al-Mg势函数

2.1  势函数简介

因为原子间相互作用类型的不同以及物质系统的相当复杂，要得到精度较高而又满足各种不同体系和物质的一般性的势函数比较困难。因此，人们针对不同的物质体系陆续发展了大量的势函数，有经验和半经验的。各种势函数模型主要有3种类型，主要包括：1、对势模型，对势模型在分子晶体和离子型化合物的模拟计算之中取得了比较大的成功，但是对于过渡金属，由于它们在金属键中含有一定的共价键，所以遇到了许多困难[11]；2、无方向性多体对泛函势，针对多体相互作用而提出的新的势函数；3、考虑多角度效应的多体势，而更好描述各种含有共价键作用的物质。对于Al-Mg合金的势函数法计算，层错能无方向性多体对泛函势更加适合。考虑到多体相互作用，20世纪80年代陆续发展出无方向性多体对泛函势许多的新的势函数。其中包括，1983年，Baskes和Daw提出的嵌入原子势[8]，1980年， Lang and Norskov [9]发展了有效介质理论，凝胶模型[9]，Finn is-Sin-clair 多体势[10]等。这些理论中，前3种势有着一致的理论基础，所以，将对EAM 势作出详细的讲解。

2.2  EAM势

 在有效介质理论和准原子近似的基础上，Baskes和Daw根据密度函数(DFT)理论认为：原子中，原子核不仅受到其周围其他原子核的排斥作用，周围其他原子产生的背景电子与原子的核外电子产生的静电作用对其也有影响[11]。于是，在EAM 模型中，含N个原子的系统的总能量可用式