Al-Cu合金中点缺陷能量特征模型研究

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摘要Al-Cu合金时效过程中的脱溶沉淀已经被人们进行过相当深入的研究，但是对于这些沉淀结构析出过程的细节，目前还有待研究。除使用高分辨电子显微镜等方法进行研究之外，计算模拟也逐渐进入人们的视野，并且日益凸显出其重要性。67247

本课题以Al-Cu合金为研究对象，目标是阐明合金中常见点缺陷的跃迁特性，然而目前缺乏相关数据，故而确立一个空位等点缺陷的能量模型成为首要任务，这样才能够获得相关点缺陷的激活能数据。首先从文献中查找搜集适合进行Al-Cu合金中常见点缺陷模拟的势函数，根据合金的晶体结构特性构建常见点缺陷的空间模型，利用上述势函数计算其特征能量；最后，对获取的能量进行拟合，得到原子对的能量并用之阐述合金中的点缺陷跃迁特性。

毕业论文关键词 Al-Cu合金点缺陷势函数能量模型

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Simulation study on the model of point defects

in Al-Cu alloy

Abstract

The precipitation of Al-Cu alloy during aging process has been deeply studied for a long time, however, there are amount of details which remain to be researched further. Apart from ways, such as high-resolution electron microscope, simulation comes to be a new method, and becomes more and more important. This thesis attempts to clarify the transition characteristics about point defects in alloys by studying the Al-Cu alloy. However, lacking of relevant data makes building a model about point defects to be the principle task. On that case, the relevant data is expected to be collected. First of all, the author of the thesis search the suitable potential function among the documents. Secondly, a model about point defects should be built according to the structure features of the crystal, and the energy shall be collected with the potential function above. Last, fitting the energy to clarify the transition characteristics.

Keywords Al-Cu alloy point defects potential function energy model

1 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 点缺陷的扩散机制 1

1.3 课题研究主要内容和方法 2

1.4 课题研究目的 3

2 势函数 3

2.1 EAM势函数 4

2.2 ADP势函数 5

2.3 MEAM势函数 6

2.4 Al-Cu合金势函数 7

3 Al-Cu合金中原子间相互作用能的拟合 8

3.1 分子动力学方法（MD）与动力学蒙特卡洛方法(KMC) 8

3.2 LAMMPS软件介绍 9

3.3 本研究中模型的构建 10

3.4 Al-Cu-Mg三元系 15

结论 19

致谢 20

参考文献 21

1 绪论

1.1 课题研究背景

铝合金在工业上应用广泛，是使用量仅次于钢铁的金属材料[1]。铝铜合金是以铜为主要合金元素的铝合金，它包括Al-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金和Al-Cu-Mn合金等，属热处理可强化合金。铝铜合金，又称硬铝合金，以Cu元素所占比例最高，大约为3%至5%，2024系列和2A16系列铝铜合金是其典型合金，其特点是硬度高，具有良好的耐热性和优秀的机械加工性能，但耐蚀性逊色于一些其他铝合金，在一定条件下会产生晶间腐蚀。与纯Al相比，铝铜合金以其低密度和高机械强度的特点而广泛应用于航空航天材料，如火箭燃料槽。除了在航天领域的应用，Al-Cu合金还可以用来制作板材、管材等材料以及其他机械制品。