【摘 要】
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高熵合金具有优异的力学性能、耐磨损和耐腐蚀等特性,近年来已成为金属材料领域的研究热点。含铝高熵合金是一类常见的研究对象,但其相关理论机制仍然存在许多未明之处,且仅仅依赖实验手段很难获得全面有效信息。因此,本文采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理模拟计算方法,对AlxCrFeMnTi（x=0～2）系高熵合金的晶格结构、力学性能、相稳定性、高压性能进行理论研究,明确铝含量、合金元素组成对高熵合金
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高熵合金具有优异的力学性能、耐磨损和耐腐蚀等特性,近年来已成为金属材料领域的研究热点。含铝高熵合金是一类常见的研究对象,但其相关理论机制仍然存在许多未明之处,且仅仅依赖实验手段很难获得全面有效信息。因此,本文采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理模拟计算方法,对AlxCrFeMnTi（x=0～2）系高熵合金的晶格结构、力学性能、相稳定性、高压性能进行理论研究,明确铝含量、合金元素组成对高熵合金性能影响规律、变化趋势及相关理论机制。本文的主要研究内容和结论如下:（1）通过对AlxCrFeMnTi高熵合金的结构性能进行计算发现,不同组元合金的晶格常数和密度都大不相同,说明合金的元素种类会对合金的结构产生一定影响,但不同元素带来的影响规律并不相同;BCC晶体结构下,在Al元素含量在0～1.5摩尔范围内时,AlxCrFeMnTi合金的晶格常数随着Al元素含量的增加而增加,密度随着Al元素含量的增加而减小。FCC晶体结构下影响较为复杂。（2）对AlxCrFeMnTi高熵合金的基态总能量以及生成焓进行计算,生成焓的大小决定了高熵合金的热力学稳定性。在所测试Al元素摩尔含量范围内,随着Al元素摩尔含量的升高,合金的热力学稳定性也逐渐升高;在相同Al元素摩尔含量下,BCC晶体结构的合金热力学稳定性较FCC结构更好。（3）通过计算弹性常数、杨氏模量、体积弹性模量以及剪切模量等参数,对合金的力学稳定性、延展性和韧脆性进行判断。结果发现,常温常压下,BCC结构的Al1.5CrFeMnTi高熵合金是符合轻质高硬度合金设计前提的理想合金,其在不同的判断依据下呈现不同的韧脆性。（4）对Al1.5CrFeMnTi高熵合金的高压下相稳定性进行计算,结果发现,在0～50 GPa的高压范围内,Al1.5CrFeMnTi高熵合金始终以BCC结构稳定存在,不会发生相变;随着压强增大,合金的力学性质在20 GPa到35 GPa之间出现一定影响,但影响幅度有限。
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