Al3Fe价电子结构及其对Al-Fe合金性能的影响.pdf

* 6 3 ≈第1 埘有色金属 D O I 1 03 9 6 9 州．I s s n ．1 0 0 1 0 2 1 I ．2 0 1 1 ．0 l0 0 1 A l ，F e 价电子结构及其对A l F e 合金性能的影响 陈超，刘伟东，王鑫鑫 辽宁工业大学材料科学与工程学院，辽宁锦州1 2 1 0 0 1 摘要 fE E T 月“ 算 “ * J ，h ∞* m f 镕构b 台＆第 Ⅷ“化高Ⅱ＆g ”* ％∞戈g 。结m 女q ．A I ，n Ⅲ 目J c * 韫 n l ⋯’“ 10 8 3 4 * ＆＆t fy - M g “ A I I2 n I ’“。7 ”。2 03 4 5 5 自M E 2s l _ I ”2 “ 03 2 4 1 ∞健台强＆，W 利f 台 “Ⅸ的№岛。A I jF e ∞＆* №』■⋯’“ 7 2 98 m f7 - M E I ， I I2 F ，’””⋯” 4 42 2 目M ‰s I F ．””。 4 27 6 ∞成％％ ，目 W f 合女＆≈∞m ＆。 I ，F e ∞“* 电f 桁ⅨP l ⋯” 86 3 5 7 ％ m 1 二竹A I P l 。” 1 56 8 0 8 々M R 2 S i m 。帅 2 16 4 7 8 ∞日 * m ，街Ⅸ． l 、h “№- 1 1 鞋日n mn 。- V 目．f 自l 十∞m 性。 关■词H H 抖．A I ，h ；* 电} ％抽； { n ∞ 中圈分类号T G I I lI ．T G l 4 62 1文献标识码A 文章编号1 0 。I 一0 2 1 1 2 0 1 I o l o o o [ 一0 4 传统】业J { 1 j 高强铝合金在1 5 0 ℃以上的工作环 境下1 作，埘肜成强化相的台仓元素，如c u 和M g 等，在铝合金中扩散速毕较商，使强化相长大或失稳 转变成其他卡H 而失去强化作用．使合金的高温性能 F 降“。自2 0 世纪7 0 年代以来．耐高温铝台金的 研究取得r 较大的进展．其中快速凝固A l - F e 新型 轻质耐热台盒得到r 众多研究者的关注。⋯。在普 通凝固条件下得到的A J - F e 合金，F e 在A l 基体中是 一个矛盾综合体一方面，F e 含懂愈多，主要强化相 A l 。F e 和 l ，F e 的数量就愈多．A I - F e 台仓的耐热，耐 磨、和耐腐蚀性能也就棚应提高；另一方面．由于粗 大的针状或针片状A j 。F e 和A l ，F e 相较脆且严重割 裂基体，它在数量上的增多卫会损坏合金的力学性 能，限制了该合金的实际应用”‘“。文献[ 8 ] 指出， 随着A I ，F e 相数量的增加和尺寸的增大．材料的磨 损量增加，这是由于A J ，F e 是脆性相，与基体的结合 强度不高．容易剥落．所以在摩擦时磨损量比较大。 如何使A l 。F e 和A l ，n 相大量弥散存在于A l 基体 ．，且使之托3 0 0 ％热暴露时A I 。F e 不转变而失稳． 或A l ，F e 不长大．即具有较好的热稳定性，是A l F e 耐热台金得到实际应用的父键。 迄今为止，艾于A l | e 耐热介金的实验研究较 收稿日期2 0 0 9 0 2 0 4 基盒项目“r f l { * ∞Ⅲ 2 0 0 3 1 0 8 3 ．“J * n J r ⅫJ | I s 2 0 1 0 0 8 2 作者简介* 目 I9 8 2 一 ，W Ⅱj ‘镕”I “ mLI ⅢM 。镕 镕} Ur 月≈坤 Ⅲ∞M 多．基于原子、电子结构层次的理论研究较步。文献 [ 9 ] 基于E E T 理论研究了快速凝固A l F e V s i 合金 弥散纳米相n 一 A I F e S i 的价电子结构，分析r 结构 的稳定件。文献[ 1 0 ] 基于E E T 理论计算了A l - F e - v - s j ．N d 合金中亚稳相A I 。F e ．N d 的价电子结构．并 研究r 柑变温度与键络断开温度的芰系。基于E E T 理论“7 ，计算丁A l ，F e 棚的价电子结构，镉{ 讨价电 子结构与其性能及合仓性能的关系。 1A l ，F e 相价电子结构计算 1 ．1 A I ，F e 的晶体结构 A l ，F e 为复杂底心睢斜结构”“，空间群为c ．／ M ．，品格常数为⋯15 4 9 2 n m ，b 08 0 7 8 n m ，c I2 4 7 ln m ．单胞【f _ 含有1 0 2 个原子，各原子占据品胞 的等效位置分别是F e ．～I r e ．，i n4 i ；I r e ，．i n8 J ； A l l ，i n2 d ；A 1 2 ．i n4 g ；A 1 3 ～A I ⋯i n4 i ；A 1 1 1 ～ l m i n8 j 。A l ，F e 晶胞结构模型如网1 所示。 、】●} ● 田1A I ，F e 晶胞结构模型 i g Im r I l | 【u H ‘m o d e lo fA I ．F c ⅢJ J 万方数据 2 有色金属 第6 3 卷 1 ．2 键名与实验键距及等同键数 依据E E T 理论1 1 ，在A l ，F e 相的结构单元中内 共有9 9 条不可忽略的共价键距，键共价电子对数大 于0 ．2 的前6 0 条共价键的键名D 。” Ⅱ，“ 代表形成 d 键的任意两个原子，a 1 ，2 ，⋯，6 0 、实验键距 D 小等同键数，。见表l 所示。 依据E E T 理论的B L D 方法可计算A I ，F e 相 的价电子结构，当共价键的键距D 。 0 ．3 5n m 时， 其共价电子对数肛∞ 0 ．0 0 6 4 1 1 ，仅为最强键，l 。 1 ．0 8 3 4 的5 ．9 1 2 ％，据此可忽略原子键距大于 0 ．3 5 r i m 的各共价键距。因此，A l ，F e 相的结构单元 中内共有9 9 条不可忽略的共价键距，将它们标记为 D 。，D ，⋯，D 帕，各共价键上的共价电子对数标记为 ，l 。，t ／, 2 ，⋯，／1 , ，9 ，计算结果见表1 所示。 通过选取A l 和F e 原子的各种杂化状态进行 E E T 理论B L D 分析试算，可确定A l ，F e 晶胞中各类 原子的杂阶为即A l ，～A l 。和A l 一A l ，，原子为第4 杂阶，A l 。和A l ，。原子为第5 杂阶，A 1 ．原子为第6 杂 阶；F e 取甲种杂化，F e 。和F e ，F e 。原子为第1 6 杂 阶，F e ，原子为第1 8 杂阶，F e ，原子为第1 5 杂阶。 1 ．3 相结构因子刀。，厅。，F ，与p f 相结构因子1 1 , ．表征了合金相中诸原子所构成 的最强共价键的强弱。n ．值愈大，原子键合愈强， 原子愈不容易移动，即位错在此结构单元区通过时 遇到的阻力愈大，宏观表现为合金强度高。 相结构因子，l 。为键络的空间分布，文献[ 1 3 ] 指出r ／, 。与合金范性密切相关，即随着键络空问分布 的各向异性增强，合金的范惟变坏。文献[ 1 4 ] 定义 了相结构因子F ，与p ，。F ，为结构单元单位体积的成 键能力，即，， F ／V ∑，l 。F 。I ／V 。文献[ 1 4 ] 指出 F ，愈大，结构单元的成键能力愈强，适应外界条件变 化的能力愈强，相的稳定性也愈强o p 。为晶格电子数 与总价电子数之比，既品格电子密度。p ；从成键原子 的本质特性角度反映了合金塑性变形的强弱。按文 献引的方法分别计算了A l ，F e 结构单元的F ，与p ，。 表1A l ，F e 的价电子结构 T a b l e1V a l e n c ee l e c t r o ns t r u c t u r eo fA 1 3F e 键名 I 。D 。／r i mD 。1 ／n mn 。 键名，。D a ／r i m D 。’／n m n 。 D ．‘q ’A 1 1 41 60 ．2 3 5 5 3 00 ．2 3 5 5 3 01 ．0 8 3 4 0 1 D 1 l k ．I I5 一’。5 1 60 ．2 4 9 3 5 00 ．2 4 9 3 5 00 ．3 2 7 5 0 5 D ．“1 4 一“I1 6O ．2 2 1 7 1 00 ．2 2 1 7 l O 0 ．8 0 2 6 2 8 D ，，‘‘o 一“。“ 1 60 ．2 7 2 9 6 00 ．2 7 2 9 6 00 ．3 2 1 8 1 5 | D ，仙一 b80 ．2 4 5 4 8 00 ．2 4 5 4 8 00 ．7 8 4 6 0 0D ，，‘k 。“80 ．2 7 3 5 9 00 ．2 7 3 5 9 00 ．3 1 5 3 0 7 D - ‘1 6 一“80 ．2 3 3 8 2 00 ．2 3 8 2 8 2 0 ．8 4 5 2 9 6 D u ‘l ，一’“8 0 ．2 5 1 2 7 00 ．2 5 1 2 7 00 ．3 0 7 7 3 4 D 。“7 一“o80 ．2 5 1 3 8 00 ．2 5 1 3 8 00 ．6 4 7 9 6 3D ，。“l I 。。31 60 ．2 5 0 2 7 00 ．2 5 0 2 7 00 ．3 0 6 1 3 7 D 。”3 。’。5 1 6 O ．2 3 0 4 3 0 O ．2 3 0 4 3 00 ．6 7 5 3 7 4 D ％‘1 9 一“’ 1 60 ．2 5 1 5 2 00 ．2 5 1 5 2 00 ．3 0 5 2 5 0 D ，‘J 5 ‘‘’1 41 60 ．2 5 4 9 6 00 ．2 5 4 9 6 00 ．5 7 6 9 3 6D 1 7 “k 一 I ●80 ．2 7 5 1 6 00 ．2 7 5 1 6 00 ．2 9 9 6 5 4 D R ‘。5 一‘0 1 5 1 6 0 ．2 5 7 5 1 0 0 ．2 5 7 5 1 00 ．5 3 l1 4 3 ￡ ，_ ‘。7 一‘‘1 2 1 60 ．2 7 5 3 8 00 ．2 7 5 3 8 00 ．2 9 7 5 2 4 D 。⋯9 “‘l o 80 ．2 5 7 7 1 00 ．2 5 7 7 l OO ．5 2 7 7 0 9D 1 0 ‘‘3 一‘’1 21 60 ．2 7 5 3 8 00 ．2 7 5 3 8 00 ．2 9 7 5 2 4 D ．。‘1 4 一‘“8 0 ．2 6 0 0 5 00 ．2 6 0 0 5 00 ．4 8 9 1 4 4 D ∞‘。4 一’“8 0 ．2 5 2 3 3 00 ．2 5 2 3 3 00 ．2 9 7 3 3 5 D ．．4 。1 2 一’o 1 60 ．2 3 9 9 0 00 ．2 3 9 9 0 00 ．4 5 9 2 8 8以。”I o 。“80 ．2 5 3 8 3 00 ．2 5 3 8 3 00 ．2 8 3 2 1 7 D ．，“”“1 1 5 1 60 ．2 6 4 2 5 00 ．2 6 4 2 5 00 ．4 2 6 8 5 7 0 4 ，⋯2 。e 4 1 60 ．2 5 5 6 7 00 ．2 5 5 6 7 00 ．2 7 5 4 0 5 D ．，⋯l ，。‘’ 1 60 ．2 4 2 9 3 00 ．2 4 2 9 3 00 ．4 0 3 3 1 2D ．1 ”1 3 一”1 41 60 ．2 7 8 0 0 00 ．2 7 8 0 0 00 ．2 7 3 2 8 8 D ．． J l I 一 1 1 2 1 60 ．2 6 6 1 7 00 ．2 6 6 1 7 00 ．4 0 1 0 8 8 D 4 4 ”6 。1 80 ．2 5 6 4 3 00 ．2 5 6 4 3 00 ．2 6 8 7 0 0 D ．‘“l “1 1 31 60 ．2 6 6 9 4 0O ．2 6 6 9 4 0O ．3 9 1 1 9 6D I ‘⋯o ．’“1 60 ．2 5 7 5 3 00 ．2 5 7 5 3 00 ．2 5 7 5 3 0 D 1 6 ‘k 一 I I ’1 60 ．2 6 8 1 4 0 0 ．2 6 8 1 4 00 ．3 7 6 2 6 5 D ％⋯1 3 ”5 1 60 ．2 5 7 5 3 00 ．2 5 7 5 3 00 ．2 5 1 1 9 3 D 1 1 “I - I 。”8 0 ．2 4 5 7 6 00 ．2 4 5 7 6 00 ．3 6 7 9 4 4 D 4 ，‘。1 2 。’。5 1 60 ．2 5 8 0 2 00 ．2 5 8 0 2 00 ．2 4 7 2 3 3 D t t ‘‘l o 。’。， 80 ．2 4 4 9 8 00 ．2 4 4 9 8 00 ．3 6 3 4 3 2 D 4 。“_ 9 。” 80 ．2 5 7 5 2 00 ．2 5 7 5 2 00 ．2 4 1 9 9 3 D ，。‘‘。’一7 “ 1 60 ．2 4 6 1 7 00 ．2 4 6 1 7 00 ．3 6 3 0 8 4 D ．q 仙o ’”1 3 1 60 ．2 8 2 9 3 00 ．2 8 2 9 3 00 ．2 3 2 9 0 8 D n ⋯2 ‘“3 1 60 ．2 4 5 0 1 00 ．2 4 5 0 I O0 ．3 6 3 0 7 9 D 。‘’2 一1 1 60 ．2 8 3 1 4 00 ．2 8 3 1 4 00 ．2 3 1 3 2 7 D 、‘b 一“1 21 60 ．2 6 9 3 6 00 ．2 6 9 3 6 00 ．3 6 1 6 6 8D ，l ㈨一”1 3 1 6 0 ．2 8 4 5 6 00 ．2 8 4 5 6 00 ．2 2 0 9 1 5 D ，，‘k ’“1 51 60 ．2 6 9 9 9 00 ．2 6 9 9 9 00 ．3 5 4 3 5 4 D 。，⋯5 。“ 1 60 ．2 6 1 5 8 00 ．2 6 1 5 8 00 ．2 2 0 2 7 5 D ，，仙。 I l ，1 60 ．2 7 0 2 1 00 ．2 7 0 2 1 00 ．3 5 1 8 3 5仉，‘l ‘一”1 2 1 6 0 ．2 8 4 8 5 00 ．2 8 4 8 5 0 0 ．2 1 8 8 4 7 D 2 ．‘q 。”8 0 ．2 4 7 3 5 00 ．2 4 7 3 5 00 ．3 4 9 4 5 2 D 。”一’“ 1 60 ．2 6 1 9 1 00 ．2 6 1 9 1 00 ．2 1 7 9 3 0 D ，，‘⋯’’” 1 6 0 ．2 4 7 6 0 0 0 ．2 4 7 6 0 00 ．3 4 6 6 3 0 D 。。‘1 7 。” 80 ．2 6 3 0 5 00 ，2 6 3 0 5 00 ．2 1 6 7 8 4 D ，6 ‘1 1 4 ’ 1 60 ．2 7 0 9 7 00 ．2 7 0 9 7 00 ．3 4 3 2 6 9D 5 ‘“。’．280 ．2 6 2 1 3 00 ．2 6 2 1 3 00 ．2 1 6 3 8 1 D 2 7 “I ‘’‘2 80 ．2 4 8 0 8 00 ．2 4 8 0 8 00 ．3 4 1 2 7 6 D ，1 “0 。q 80 ．2 6 3 2 8 00 ．2 6 3 2 8 00 ．2 1 5 1 7 3 D n ‘。2 一“1 21 60 ．2 7 1 2 4 00 ．2 7 1 2 4 00 ．3 4 0 2 7 6D ‘t ‘。l o ‘“I I 1 6 0 ．2 8 6 9 6 00 ．2 8 6 9 6 00 ．2 0 4 3 7 3 D H ‘J 7 一’e ． 80 ．2 4 9 5 2 00 ．2 4 9 5 2 00 ．3 3 6 1 9 5 D ”‘1 2 一“1 0 1 60 ．2 8 7 0 0 00 ．2 8 7 0 0 00 ．2 0 4 1 0 8 D Ⅵ‘‘5 ’‘l ‘40 ．2 7 2 1 5 0 0 ．2 7 2 1 5 0 0 ．3 3 0 3 8 lD ∞”I o 。。’ 80 ．2 6 2 7 9 0 0 ．2 6 2 7 9 0 0 ．2 0 3 9 7 6 万方数据 第1 期陈超等A I ，F e 价电子结构及其对A 1 ．F e 合金性能的影响3 2 计算结果分析 2 ．1 A i ，F e 键结构分析 计算发现，在A I ，F e 中，F e 与F e 原子形成的共 价键的／i ．。”4 。很小，可以忽略。表l 给出了A l ，F e 晶 胞中A l 与A l 或F e 原子形成的较强的6 0 条共价 键，可以发现，在A l ，F e 晶胞中最强键与较强键形成 了以F e 原子为中心的多面体，每个多面体都有类似 的结构，即A l ，F e 是由以F e 原子为中心的一个个多 面体组成的。图2 给出了以F e 。原子为中心的周围 有1 1 个A l 原子的最近邻配位多面体。在这个配位 多面体中，A l 原子之间形成了1 5 条较强的共价键 n 。 0 ．3 ，其中包含最强键，l 。 1 ．0 8 3 4 ，2 条次强 共价键 n 。 0 ．2 ，和6 条较弱共价键 ／／, 。 0 ．1 5 。 F e 原子和A l 原子之间形成了2 条较弱共价键 n 。。 0 ．1 0 6 5 6 5 和，I ，。 0 ．1 3 3 1 1 7 和9 条较强键。 圳。艇A鋈AIIo囊 A 帐鬈_ ； 图2A l ，F e 多面体结构模型 F i g ．2 S t r u c t u r a lM o d e lo fp o l y h e d r o ni nA I ，F e 2 ．2 一，与合金强化的关系 为比较分析，计算r 基体a A I 和传统合铝金中 主要强化相y - M g 。，A I ，及M g S i 的价电子结构，它们 最强键的共价电子对数厅．和单位体积总成键能力 F 。和品格电子密度P 。如表2 所示。 表2口- A I 和y M g l 7 A l l 2 及M 9 2 S i 的 一I ．p ，和J P ，值 T a b l e2V a l u e so fn 1 ．p la n dF ．i nA I ． y - M g l 7A I l2a n dM 9 2 S i 如果认为键合的强弱代表着其对位错运动和晶 界迁移阻碍作用的大小，则A l ，F e 相强化机制可以 得到解释。比较表l 和2 可知，A l ，F e 最强键n 。M 小 1 ．0 8 3 4 ，是基体相a ．A I 中最强键／1 ．．”⋯ 0 ．2 0 8 6 的5 倍多。另外，A l ，F e 配位多面体结构中较强键 数摄比较多，且其键上的／7 , 。均大于a ．A I 基体中 凡。”⋯。合会强度高原于其内部位错运动困难，而位 错运动是原子位移的过程。如果认为位错在a - A I 基体中运动所遇到的阻力为／／, ，，则遇到A l ，F e 时遇 到的阻力将增大5 倍多。A l ，F e 相的存在使摹体a A l 中的位错难以切过，极大的阻碍了位错的运动， 使合金的强度提高。同理，位于晶界、相界处的 A l ，F e ，能够有效阻碍界面的迁移，使相邻晶粒滑移 启动更加困难，进而提高合金的强度和硬度。 2 ．3 矗．和，，与合金相热稳定性的关系 合金相变过程是其组成相晶体主干键络被破坏 的过程。比较表1 与2 可知，A l ，F e 的第1 ～第2 4 条共价键均大于y M g 。，A l 。的最强键 ／／, ．’‰”⋯” 0 ．3 4 9 3 7 和M 9 2 s i 的最强键 n ．M 9 2 S i 0 ．3 2 4 1 。在 室温状态时，三种强化相都能有效的钉扎位错运动 和阻碍品界的滑移。随着温度的升高，y - M g ．，A I ．、 M g S i 相因自身原子间键合不强及空间键络存在薄 弱环节发生软化而失去强化作用。A I ，F e 相因其具 有较强的键合结构，其耐热温度可达3 0 0 。C 左右。 如果认为F 。表征结构单元稳定性。显然，A I 原子与F e 原子的成键能力愈强，键上的共价电子对 数愈多，其对F e 原子的扩散阻力就愈大。从表l 与 2 的数据町看到，A l ，F e 的总成键F 。为4 9 0 ．5 5 ，远高 于7 一M g l 7 A I ．2 相 F ， 4 4 ．2 2 和M 9 2 S i F 。 1 6 6 ．9 4 ，表明F e 原子在A l ，F e 中具有很强的扩散 阻力和低的扩散系数，这也就使得其具有良好的热 稳定性能。 2 ．4 p ，和n 。与合金范性的关系 文献[ 1 3 ] 认为，晶体的性能决定于价电子结 构，其中晶格电子数对金属晶体的性能起决定性作 用，晶格电子数越多，金属范性越强，韧性越好。 对于A l - F e 合金而占，虽然A l ，F e 相具有很高的 耐热、耐磨性能，但由于A l ，F e 是脆性相，该相的数 量过多会使合金的力学性能下降。由表1 可知， A l ，F e 的晶格电子密度P 。 8 ．6 3 5 7 ％，远小于y - M g l 7 A I 。的品格电子密度P 。 4 3 ．2 8 3 9 ％和M 9 2 S i 的P l 2 1 ．6 4 7 8 ％。从A l ，F e 相的价电子结构来看品格中 原子的共价电子数多，品格电子数很少，这是其本质 脆性的微观机制。 研究发现，键络的审问分布凡。与范性也有密切 的关系。A l ，F e 结构中含有对称性极低的多面体结 万方数据 4 有色金属 构，并且其键络共价电子对数n 。分布十分不均匀 最强键电子对数为n ．”“““ 1 ．0 8 3 4 ，最弱键 n 。“”F e 5 0 ．0 0 6 4 1 1 ，即说明键络的强弱不均，弱 键的存在导致裂纹源，当受到外力时，会造成应力集 中，使得合金的脆性加大，性能明显下降，限制了A 1 ． F e 耐热合金在实际环境中的应用。 3结论 A l ，F e 主干键n 。值远大于基体a A I 和传统强 参考文献 第6 3 卷 化相y ．M g 。，A l 。和M g S i 的n 。值，它的存在使位错 运动和晶界迁移受阻，促合金强度的提高。A l ，F e 的n 。、F 。值远大于y M g ．，A I ．2 和M g S i ，其稳定性较 好，促进了合金耐热性能的提高。A l ，F e 相晶格电 子密度P 。值较小，其键络强弱分布n 。不均，降低了 自身及合金的范性。 [ 1 ] M e i n t y r eRD ．F r e e z e D r i e da l u m i n u mc o m e so fa g e [ J ] ．M a t e rS e iE n g ，1 9 8 1 ，9 4 8 4 2 4 4 ． [ 2 ] W a n gR i c h u ，L iW e n x i a n ，L iS h o n g r u i ，e ta 1 ．E f f e c to fe x t r u s i o nt e m p e r a t u r eo np r o p e r t i e so fA I - F e - X N o n f e r r o u sM e tS o cC h i n a ，1 9 9 4 ，4 1 9 7 一i 0 0 ． [ 3 ] L a v e r n i aEJ ，A y e rJD ，S r i v a t s a nTS ．R a p i ds o l i d i f i c a t i o np r o c e s s i n gw i t ha p p l i c a t i o nt oa l u m i n u ma l l o y s M a t e r i a l sR e v i e w s ．1 9 9 2 。3 7 1 l 一4 4 ． 【4 ] 肖于德，谢允安。李松瑞．耐热铝合金及其热温强化相[ J ] ．铝加工，1 9 9 4 ，1 7 4 2 4 3 2 ． [ 5 ] 神尾彰彦．A 1 ．F e 合金刃急冷凝固组织匕相分解[ J ] ．轻金属，1 9 8 6 ，3 6 7 6 8 4 ． a l l o y [ J ] ．T r a n s [ J ] ．I n t e r n a t i o n a l [ 6 ] 周振平，李荣德，马建超，等．F e 含量对A 1 ．F e 合金组织和硬度的影响[ J ] ．铸造，2 0 0 4 ，5 3 6 4 5 6 4 5 8 ． [ 7 ] C o u t u r eA ．I r o ni nc a s tA Ia l l o y s - al i t e r a t u r es u r v e y [ J ] ．A F SI n t e r n a t i o n a lC a s tM e t a l sJ o u r n a l ，1 9 8 l ，1 2 9 1 4 ． [ 8 ] 陈振华，严红革，陈 刚，等．A l 一8 ．7 F e 一1 ．6 V 1 ．3 S i 耐热铝合金的固液混合铸造[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 2 ，1 2 3 4 2 2 4 2 5 ． [ 9 ] 王建强，常新春，郝云彦，等．快速凝固A 1 ．F e ．V - s i 合金弥散纳米相的价电子结构[ J ] ．材料科学研究学报，1 9 9 8 ，1 2 2 1 7 5 1 7 9 ． [ 1 0 ] 林锦新，庞华，曾梅光．快速凝固A 1 ．F e ．V ．s i ．N d 合金中亚稳相A 1 8 F e 4 N d 的价电子结构及相变温度[ J ] ．东北大学学 报 自然科学版 ，1 9 9 9 ，2 0 3 3 2 2 3 2 5 ． [ 1 1 ] 张瑞林．固体与分子经验电子理论[ M ] ．长春吉林科学技术出版社，1 9 9 3 ． [ 1 2 ] T u m b u l lD ．T h eg r a m ．a t o m i cv o l u m e so fa l l o y so ft r a n s i t i o nm e t a l sw i t hA Ia n dS i [ J ] ．A e t aM e t a i lM a t e r 。1 9 9 0 ，3 8 2 2 4 3 2 4 9 ． [ 1 3 ] 余瑞璜．余瑞璜科学论文选集[ c ] ．长春吉林大学出版社，1 9 9 6 ，4 9 5 4 ． [ 1 4 ] 刘伟东，刘志林．屈华．等．高合金化p 钛合金拉伸延性的价电子理论分析[ J ] ．金属学报，2 0 0 2 ，3 8 1 0 1 0 3 7 一1 0 4 1 ． V a l e n c eE l e c t r o nS t r u c t u r eo fA 1 3F ea n dE f f e c to nA I - F eA l l o yM e c h a n i c a lP r o p e r t i e s C H E NC h a o 。L I UW e i d o n g ，W A N GX i n x i n S c h o o lo fM a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，L i a o n i n gI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y 。J i n z h o u1210 01 ，L i a o n i n g ，C h i n a A b s t r a c t B a s e do nt h ee m p i r i c a le l e c t r o nt h e o r yo fs o l i d sa n dm o l e c u l e s E E T ，t h ev a l e n c ee l e c t r o ns t r u c t u r eo fA1 3F e p h a s ei nh e a t - r e s i s t i n gA I F ea l l o y si sc a l c u l a t e d 。a n dt h er e l a t i o n so f t h ev a l e n c ee l e c t r o ns t r u c t u r et ot h ea l l o y s e c o n d ．p h a s es t r e n g t h e n ，h i g ht e m p e r a t u r es t a b i l i t y ，t o u g h n e s s a n d d u c t i l i t y a r es y s t e m a t i c a l l y e x p r e s s e d ． C a l c u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ev a l e n c ee l e c t r o np a i r so nt h es t r o n g e s tb o n do fA 1 3F e n lM 3 t 。 1 ．0 8 3 4 i sf a r g r e a t e rt h a nt h es t r o n g e s tb o n do f T - M g ”A I l 2 n l7 ‰“1 ” 0 ．3 4 5 5 a n dM 9 2 S i 凡I 。6 2 “ 0 ．3 2 4 1 w h i c ha r em o s t l y s t r e n g t h e np h a s ei n t r a d i t i o n a l h e a t - r e s i s t i n ga l u m i n u ma l l o y s ，t h e r e f o r eA 1 3F ee n o r m o u s l ye n h a n c e dt h ea l l o y s t r e n g t h ．C o m p a r i n gt h eb o n d ．f o r m i n ga b i l i t yF 。“1 ’’。o fA 1 3 F e F 。“1 ’’。 7 2 9 ．8 7 1 4 6 w i t ht h eF ，v a l u eo fy - M g l 7 A l l 2 F ，1 崔。m 2 4 4 ．2 2 a n dM 9 2 S i F 。。5 2 甄 4 2 ．7 6 4 9 ，i tc anb ef o u n dt h a tA 1 3 F ei so fb e n e f i tt oi m p r o v e st h e h i g ht e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c eo fA i ．F ea l l o y s ．T h el a t t i c ee l e c t r o nd e n s i t yo fA 1 1F e P lA 1 3 F e 8 ．6 3 5 7 ％ i ss m a l l e r t h a nt h a to f 理．A l p I ”刖 1 5 ．6 8 0 8 ％ a n dM 9 2 S i p lM 9 2 S I 2 1 ．6 4 7 8 ％ ，a n dt h es p a c ed i s t r i b u t i o no fc o v a l e n t e l e c t r o np a i r sn 。o nt h eb o n d si nA 1 3F ei sn o tu n i f o r m ，t h e s ea r en o to fb e n e f i tt oi m p r o v e sp l a s t i c i t yo fA I F ea U o y s ． K e y w o r d s m e t a lm a t e r i a l ；A 1 3F e ；v a l e n c ee l e c t r o ns t r u c t u r e ；m e c h a n i c a lp r o p e r t y 万方数据