First-principles calculations of β″-Mg5Si6/α-Al interfaces

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作者
Yi Wang,Zi‐Kui Liu,Long‐Qing Chen,Chris Wolverton
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:55 (17): 5934-5947 被引量:104
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2007.06.045
摘要

Abstract The metastable β″-Mg5Si6 phase is often the most effective hardening precipitate in Al-rich Al–Mg–Si alloys. Two important factors that control the precipitate morphology are the strain energy and the interfacial energy between the precipitate and the matrix. By means of a first-principles supercell approach and density functional theory calculations, we have studied the interfacial properties between β″-Mg5Si6 and α-Al. We carefully construct a large number of interfacial cells in order to elucidate preferred interfacial terminations and orientations, as well as atom alignment and intermixing across the interface. Each of the low-energy interfaces we found possesses two key attributes: a high number of Al–Si bonds across the interface, and a face-centered cubic topological alignment of atoms across those interfaces. Our first-principles results yield quantitative values for the interfacial energies, lattice mismatches and strain energies that can be used in future predictions of precipitate morphologies as a function of size.
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