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本文运用固体与分子经验电子理论(EET),分别计算了FCC-Al的价电子结构Ll2-Al3M(M=Sc,Er,Yb;Ti,Zr,Hf;(Sc1-x,Zrx),(Er1-x,Zrx))的价电子结构,以及DO22和DO23-Al3M(M=Ti,Zr,Hf)的价电子结构。对于Ll2-Al3M(M=Sc,Er,Yb)平衡相,本文主要研究了其在铝基体中的形核与粗化行为。对于Ll2-Al3M(M=Ti,Zr,Hf)亚稳相,本文主要研究了第Ⅳ副族元素与Al形成的Ll2型晶体结构的三铝化合物相结构的相对稳定性。对于Ll2-Al3M(M=(Sc1-x,Zrx),(Er1-x,Zrx))复合相,本文主要研究了X/(1-X)的最大值以及对核壳结构的解释。 根据EET理论,计算了Ll2-Al3M(M=Sc,Er,Yb)平衡相的价电子结构和共价键键能,在此基础上通过断键法,分别计算了Al/Al3M(M=Sc,Er,Yb)间的(100)晶面,(110)晶面和(111)晶面的界面能,进而研究了Ll2-Al3M平衡相在铝基体中的形核与粗化行为。研究表明,本文计算的界面能的结果与其它计算值非常吻合。发现在300℃时效析出的Ll2-Al3Sc平衡相的临界形核半径和临界形核功比Ll2-Al3Er和Ll2-Al3Yb平衡相的值都要大,这表明后两者较前者更容易形核析出。 根据EET理论,计算了Al3M(M=Ti,Zr,Hf)的3种晶体结构(Ll2,DO22,DO23)的价电子结构和最强键键能,并依此对各种结构的相稳定性及相变顺序做半定量分析,结果显示:各平衡相,即DO22-Al3Ti,DO23-Al3Zr和DO22-Al3Hf,其最强键键能分别为57.7,71.6和75.6kJ/mol,与对应平衡相的熔点高低次序一致,确认了EET计算结果的可靠性。使用这一方法计算获得Al3Ti,Al3Zr和Al3Hf的最强键键能,依此得出各亚稳相向平衡相的转变顺序与实验结果及第一性原理计算的结果相同。EET计算的最强键键能可作为评判亚稳相稳定性的一个判据,故由计算获得Ll2型Al3M最强键键能推论各相的稳定性次序为Al3Ti＜Al3Zr＜Al3Hf,与实验所得的相稳定性次序一致,表明最强键键能作为亚稳相稳定性判据的正确性。 根据EET理论,通过平均原子模型计算了Ll2-Al3(Sc1-x,Zrx)和Al3(Er1-x,Zrx)复合相的价电子结构,研究表明对于Ll2-Al3(Sc1-x,Zrx),X/(1-X)的大值为0.58,即Zr原子取代Ll2-Al3Sc结构的Sc的最大值。对于Ll2-Al3(Er1-x,Zrx),X/(1-X)的大值为0.82,即zr原子取代Ll2-Al3Er结构的Er的最大值。由于Al-Sc(Al-Er)键要大于Al-Zr键,故在时效析出过程中Al-Sc(Al-Er)原子结合倾向大,更容易偏析析出,进而形成富Sc(Er)的核和富Zr的壳。