β相Mg-Sc合金缺陷形成能的计算研究

镁合金因其重量轻、比强度高,在电子产品、建筑等多个领域具有广阔的应用前景。采用特殊准随机结构结合第一性原理计算方法研究了Mg-Sc合金奥氏体相中空位的形成能和迁移能,模型中Sc的原子分数分别为20%和20.3125%。结果表明,局域化学环境对Mg-Sc合金β相空位形成能的影响较大,对于Mg和Sc空位,其空位形成能表现出较大的分散性,Mg的空位形成能范围为0.283~1.173 eV,Sc的空位形成能范围为0.353~1.063 eV,且元素在合金中更难形成空位。在Mg-Sc合金中,20%Sc掺杂使得合金中Mg的空位形成能增加到金属Mg的3倍以上。Mg的平均空位形成能随着最近邻壳层Sc含量的变化表现出先增加后减少的趋势,最后趋于稳定,但其整体变化范围较小。最近邻配位对相同的条件下,Mg的平均空位形成能随着次近邻(2NN)壳层Sc含量的略有增加的趋势,但增加的幅度小于0.1 eV,整体的变化趋势趋于稳定。空位的扩散势垒对局域环境的依赖性较大,合金中Mg空位比Sc更具有流动性。