W-Y二元合金力学性质的第一性原理计算.PDF

第45 卷 第11 期 稀有金属材料与工程 Vol.45, No.11 20 16 年 11 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING November 2016 W-Y 二元合金力学性质的第一性原理计算 1,2 1 姜迪友 ，刘三秋 (1. 南昌大学，江西 南昌 330047) (2. 江西科技学院，江西 南昌 330098) 摘 要：采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了钇的含量对W-Y 二元合金力学性质的影响，精确计算了W Y (x = 1-x x 0.0625, 0.125, 0.25, 0.5) 合金的力学常数，并对其力学特性进行分析。结果表明，W-Y 合金的弹性常数、体模量、杨氏模量以 及剪切模量随Y 含量（原子分数）的增加而成非单调性减小，表明Y 对W 材料的合金化降低了材料的机械强度。然而，基 于力学特性B/G、泊松比ν 和柯西压力C等分析，Y 的合金化对W 的延展性和韧性有明显的提高。当Y 含量x 为0.25 时， 可有效改善W-Y 合金的延展性和抗变形能力。通过态密度分析，W-Y 合金的金属性随Y 含量的增加先减弱而后增强。 关键词：第一壁材料；W-Y 合金；力学性质；第一性原理；密度泛函理论 + 中图法分类号：TG146.4 11 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2016) 11-2895-07 钨具有高熔点、高热导率、高温高强度、低热膨胀 非常重要的力学参数，能够提供理解材料特性的许多有 系数、低溅射产额和高自溅射阈值、低蒸气压和低氚滞 益的信息[12,13] 。特别是对第一壁材料钨合金而言，材料 留性能, 成为核聚变反应堆中偏滤器和第一壁材料，是 的强度、延展性以及韧性对钨合金的成型以及结构的稳 [1-5] 最具有前途的面向等离子体材料 。另外，钨同时可以 定及其重要。同时，基于密度泛函理论的第一性原理计 [6] [14- 18] 作为聚变反应堆和其它涉及核反应系统的护甲材料 。 算可以从原子层面上研究材料的结构及性质 ，是非 然而，纯钨表现出低延展性和低断裂韧性与高的脆性转 常有利的研究手段。但是，到目前为止还没有关于W-Y 变温度(DBTT) 以及中子辐照条件下将引发钨晶体结构 合金的理论计算研究的报道，因此从理论计算角度对 的变化并产生一系列嬗变产物，同时还将引发钨的韧性 W-Y 合金力学性质的研究十分必要，通过在原子层面上 降低和（DBTT ）转变温度的提高，但是热导率的下降 对材料结构的分析与计算得到材料的力学性质，分析Y