First-Principles Investigation of the Properties of Copper–Aluminum Intermetallic Compounds

Der Artikel untersucht systematisch die Eigenschaften intermetallischer Kupfer-Aluminium-Verbindungen (IMCs) beim Rührreibschweißen (FSW) anhand von First-Principles-Berechnungen. Es konzentriert sich auf die strukturelle Stabilität, thermodynamische Eigenschaften, elektronische Struktur und elastische Eigenschaften von Al4Cu9-, Al2Cu- und AlCu-Verbindungen. Die Studie zeigt, dass Al4Cu9 das stabilste IMC ist, wobei alle drei Verbindungen aufgrund ihrer kovalenten Bindungen eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Die mechanischen Eigenschaften unterscheiden sich erheblich, wobei Al4Cu9 die beste Druck- und Scherfestigkeit aufweist. Die Masse und das Schermodul dieser Verbindungen werden analysiert, wobei ihr anisotropes Verhalten hervorgehoben wird. Die Berechnungen der freien Energie der Gibbs deuten darauf hin, dass Al4Cu9 die stabilste Phase bei höheren Temperaturen ist. Der Artikel schließt mit der Diskussion der Auswirkungen dieser Erkenntnisse auf die Leistung und Zuverlässigkeit von Cu / Al-Schweißverbindungen.