Uncovering the Interfacial Strengthening Mechanisms of α-Mg/Mg2Sn/β-Li Interfaces Using First-Principle Calculations and HAADF-STEM

材料科学 密度泛函理论 纳米技术 结晶学 化学物理 计算化学 物理 化学
作者
Guangyuan Tian,Junsheng Wang,Shuo Wang,Chengpeng Xue,Hui Su,Xinghai Yang,Quan Li,Zhihao Yang,Yingchun Tian,Zhifei Yan
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (32): 43049-43063
标识
DOI:10.1021/acsami.4c10472
摘要

Previously, we reported our new invention of an ultralight (ρ = 1.61 g/cm3) and super high modulus (E = 64.5 GPa) Mg–Li–Al–Zn–Mn–Gd–Y–Sn (LAZWMVT) alloy. Surprisingly, the minor additions of Sn contribute to significant strength and stiffness increases. In this study, we found that Mg2Sn was not only the simple precipitate but also acted as the glue to bind the α-Mg/β-Li interface in a rather complicated way. To explore its mechanism, we have performed first-principle calculations and HAADF-STEM experiments on the interfacial structures. It was found that the interfacial structural models of α-Mg/β-Li, α-Mg/Mg2Sn, and β-Li/Mg2Sn composite interfaces prefer to form α-Mg/Mg2Sn/β-Li ternary composite structures due to the stable formation enthalpy (ΔH: −1.95 eV/atom). Meanwhile, the interface cleavage energy and critical cleavage stress show that Mg2Sn contribute to the interfacial bond strength better than the β-Li/α-Mg phase bond strength (σb(β-Li/Mg2Sn): 0.82 GPa > σb(α-Mg/Mg2Sn): 0.78 GPa > σb(β-Li/α-Mg): 0.62 GPa). Based on the interfacial electronic structure analysis, α-Mg/Mg2Sn and β-Li/Mg2Sn were found to have a denser charge distribution and larger charge transfer at the interface, forming stronger chemical bonds. Additionally, according to the crystal orbital Hamiltonian population analysis, the bonding strength of the Mg–Sn atom pair was 2.61 eV, which was higher than the Mg–Li bond strength (0.39 eV). The effect of the Mg2Sn phase on the stability and interfacial bonding strength of the alloying system was dominated by the formation of stronger and more stable Mg–Sn metal covalent bonds, which mainly originated from the contribution of the Mg 3p-Sn 5p orbital bonding states.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
英俊青旋完成签到 ,获得积分10
刚刚
yyh发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
Tracy麦子完成签到,获得积分10
2秒前
虚心求学发布了新的文献求助10
3秒前
超级宛亦发布了新的文献求助10
3秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
ht发布了新的文献求助10
5秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得30
5秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
科研通AI6.2应助Jodie采纳,获得10
6秒前
6秒前
Xzzp完成签到,获得积分10
7秒前
嘻嘻完成签到 ,获得积分10
7秒前
斯文尔白完成签到,获得积分10
7秒前
秘书处堂完成签到,获得积分10
7秒前
ZJH发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
win完成签到 ,获得积分10
9秒前
霂梣发布了新的文献求助10
10秒前
MARGARET完成签到,获得积分10
12秒前
大个应助hqj采纳,获得10
13秒前
Akihiko完成签到,获得积分20
14秒前
丘比特应助mmol采纳,获得10
14秒前
Ava应助mmol采纳,获得10
14秒前
田様应助mmol采纳,获得10
14秒前
酷波er应助mmol采纳,获得10
14秒前
田様应助mmol采纳,获得10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6514903
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308252
关于积分的说明 17755387
捐赠科研通 5616689
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2924781
邀请新用户注册赠送积分活动 1901819
关于科研通互助平台的介绍 1763137