Al-Ti-B合金中TiB_2和AlB_2的从头算研究

用 ａｂ ｉｎｉｔｉｏ分子轨道 ＨＦ方法、 ＭＰ２方法和密度泛函（ＤＦＴ）方法对 Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金主要形核粒子 ＴｉＢ２和 ＡｌＢ２各种可能的几何构型分别进行全优化,得到其稳定的几何构型和电子结构．通过能量计算得知,存在同一体系 Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ合金中,ＴｉＢ２是稳定的,说明ＴｉＢ２的形核遗传性表现得很明显;由于ＡｌＢ２体系能量较高,所以是相对不稳定的,产生了变异．这和实验结果相一致并对 ＴｉＢ２和 ＡｌＢ２易聚集成团作出合理解释．     

(TiB_2 TiAl_3)/AlSi_6Cu_4复合材料的研究

利用K2 TiF6 KBF4混合盐和AlSi6 Cu4熔体反应可以制备TiB2 TiAl3颗粒增强AlSi6 Cu4基复合材料。通过XRD和SEM等仪器对复合材料的凝固组织和力学性能进行了研究 ,随K2 TiF6 和KBF4混合盐加入量的增加 ,原位反应生成的颗粒尺寸减小 ,分布更均匀 ;所得到的AlSi6 Cu4复合材料的强度比AlSi6 Cu4基体明显提高。     

合成过程对Al-Ti-B合金中TiB_2粒子三维形貌的影响(英文)

通过不同工艺制备出一系列Al-Ti-B中间合金,并利用相提取工艺对合金中的TiB2粒子进行提取和分析。研究表明:合成过程对TiB2粒子的三维形貌有显著的影响,不同的制备工艺会导致不同的反应路径,并最终影响TiB2粒子的形貌。利用氟盐法制备的Al-Ti-B中间合金中的TiB2粒子呈现相互独立的六角板块状形貌,且反应温度不会对TiB2粒子的形貌产生影响。然而,利用Al-3B中间合金和海绵Ti制备Al-Ti-B中间合金时,TiB2粒子的形貌随着反应温度的升高而发生明显变化。当反应温度为850℃时,Al-Ti-B中间合金中的TiB2粒子以大的聚集团形式存在,而当反应温度升高到1200℃时,TiB2粒子的形貌转变为复杂的层片状和枝晶状。     

TD3合金氧化性能的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法研究了TD3合金中O相、B2相和α2相的合金原子空位形成能及氧原子在三相中的能量稳定性和扩散行为。计算结果表明：三相中的Al原子空位形成能均低于Ti和Nb,有利于TD3合金表面生成α-Al2O3占主导地位的氧化膜。氧原子在O相、B2相和α2相的八面体间隙位置的间隙能低于四面体间隙位置处,且在富钛八面体间隙位置的间隙能最低,最低氧原子间隙能分别为-5.0815eV、-4.9425eV和-5.9315eV。氧原子在O相、B2相和α2相沿最佳扩散路径扩散需要跨越的势垒分别为0.812eV、1.913eV和1.164eV。     

AgAuPd中熵合金力学、热力学和电学性质的第一性原理研究

在微电子封装领域,键合Ag线具有较好的电学性能优势被广泛应用,但纯银线因存在强度低、高温易失效等缺点不能满足大功率器件的使用,因此本工作拟通过设计等原子比AgAuPd中熵合金作为替代纯Ag线的新型键合材料。本文通过SQS模型构建了等原子比AgAuPd中熵合金晶体模型,利用第一性原理计算了AgAuPd中熵合金在不同压力下的弹性性质(弹性常数、弹性模量、剪切模量)、热力学性质和电子结构。预测出AgAuPd中熵合金随压力的增加具有较好的结构稳定性、良好的塑性、高温稳定性以及优良的导电性,具有成为键合材料的潜力。利用第一性原理计算AgAuPd中熵合金加压下的力学、热力学和电学性质,对开发新型键合Ag基丝具有一定的理论指导意义。     

Be-Al合金中Ag和Ni合金化效应的第一性原理研究

利用第一性原理研究了合金元素Ag和Ni在Be-Al合金中的优先占位方式及其合金化效应.结果表明:Ag和Ni的加入均有助于Be-Al合金稳定性的提高,Ag优先取代Al位,而Ni优先取代Be位;Ag与第一近邻的Be原子形成了反键,使得Be-Al合金体系共价键减少,金属键增加,提高了合金的塑性;Ag掺杂有利于跨界面Be-Al成键,加强了Be-Al界面的结合;Ni加入后与第一近邻原子间的共价键作用减弱,有助于改善合金的脆性,但对Be-Al界面结合强度没有影响.     

第一原理研究Ti合金中3d合金元素的beta稳定效应

本文使用了第一原理计算方法研究了Ti合金中3d合金元素的beta稳定效应。其中,我们特别关注了VIIA族和VIII族金属Mn, Fe, Co和Ni。计算结果表明,虽然Cr,Mn, Fe,Co和Ni的Pauling价电子相同,但是Mn, Fe和Co的beta稳定效应强于Cr和Ni。我们发现电子因素是这些金属元素产生不同强度的beta稳定效应的主要原因,而原子尺寸因素起的作用很小。基于计算结果,我们建议在在设计beta-Ti合金的场合,应将Mn, Fe和 Co的价电子取为6.5, 6.6 和6.4,以取代常用的Pauling价电子。     

第一原理研究Ti合金中3d合金元素的β稳定效应

使用第一原理计算方法研究了Ti合金中3d合金元素的β稳定效应。其中,特别关注VIIA族和VIII族金属Mn,Fe,Co和Ni。计算结果表明,虽然Cr,Mn,Fe,Co和Ni的Pauling价电子相同,但是Mn,Fe和Co的β稳定效应强于Cr和Ni。发现电子因素是这些金属元素产生不同强度的β稳定效应的主要原因,而原子尺寸因素的作用很小。基于计算结果,建议在在设计β-Ti合金的场合,将Mn,Fe和Co的价电子取为6.5,6.6和6.4,以取代常用的Pauling价电子。     

金合金中Ce和Lu晶界偏聚的第一性原理研究

元素在晶界的偏聚通常会引起材料性能的变化。基于第一性原理研究了Ce和Lu元素在纯金晶界的偏聚行为,计算得出Ce和Lu的最小晶界偏聚能分别为-0.89和-0.28 eV,这表明Ce在晶界的偏聚倾向较大,而Lu的偏聚倾向较小;同时,在此基础上进一步研究了Ce和Lu在金合金中的原子结构和电子结构,揭示了晶界偏聚的物理成因。     

Pd3-xRhxV合金的结构和弹性性能的第一性原理计算

利用第一性原理对Pd3-xRhxV合金的2种结构（L12和D022）的相对稳定性、电子特性以及弹性性能等方面进行研究。计算结果表明：随着铑含量的增加,L12和D022型结构的合金晶胞体积均减小,晶胞有一定程度的压缩。与Pd3V相比,加入铑元素,有利于Pd3-xRhxV合金的2种结构的稳定,并且合金结构趋于从D022型转化为更加稳定的L12型。对合金电子结构（态密度）的计算和分析说明,随着铑的加入,在费米能级以下铑和钒的杂化作用越来越明显,进一步影响L12和D022结构的稳定性。还对Pd3-xRhxV合金的L12和D022结构的弹性常数,如体积模量（B）、剪切模量（G）、弹性模量（E）和泊松比（ν）等随着铑加入的变化规律进行计算和讨论。     

纳米结构铁素体合金中氦捕获的第一性原理研究

基于第一性原理计算研究纳米结构铁素体合金(NFAs)对中子辐照引发的氦的选择性捕获能力。结果表明与铁基体中的空位相比,氦更容易被NFAs中Y_2Ti_2O_7的八面体间隙和Y_2TiO_5沿b轴方向的中空通道捕获;被氧化物捕获的氦相互间存在排斥作用,说明氦在NFAs中的分散度将在很大程度上取决于氧化物的析出分数和弥散度;通过计算界面相图推断,铁素体/Y_2Ti_2O_7界面应为富Y/Ti型,与实验观测到的Y_2Ti_2O_7析出相的非化学计量比特性吻合;氦对Fe/Y_2Ti_2O_7界面有较强的偏聚倾向,且可能对氧化物颗粒尺寸敏感。较大尺度的Y_2Ti_2O_7能够将氦捕获在界面和体内,而低纳米尺度的Y_2Ti_2O_7更倾向于将氦捕获在界面。     

Mg-Ca系合金结构和力学性质的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,分析了Mg-Ca、Mg-Ca-X(X=Al,Sr)等二元和三元合金的结构和力学性质。结果表明:Mg_2Ca合金为二元Mg-Ca合金的最稳定相。Mg_2Al_6Ca_4为合金形成能力最强且最稳定的合金相,其次是Mg_6Al_2Ca_4和Mg_6Ca_4Sr_2,Mg_2Ca_4Sr_6为不稳定相。Mg_2Al_6Ca_4存在最强的抗外力变形能力、抗剪切变形能力和刚度,而Mg_6Ca_4Sr_2的塑性和延展性最强。     

TiB_2强化Fe-Cr-C堆焊合金组织和性能

在自制耐磨堆焊药芯焊丝的药芯中,添加不同含量的TiB2制备多种不同的药芯焊丝,探究TiB2对堆焊合金初生碳化物形态和性能的影响。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、硬度仪和磨损试验机等仪器,研究耐磨堆焊合金显微组织、硬度和耐磨机理。结果表明:TiB2对堆焊合金中初生碳化物的生长起着重要的作用。随TiB2的加入,在堆焊合金的横截面上初生碳化物得到细化,在纵截面上柱状的初生碳化物开始变短;初生碳化物的各向异性减弱。堆焊合金中加入TiB2形成了新的合金碳化物TiC。通过TiB2强化的堆焊合金耐磨性和硬度均得到提高。     

AlTi中间合金中TiAl_3形态及对细化效果的影响

通过对比试验发现；不同TiAl3形态的AlTi中间合金具有不同的细化效果，借助SEM和XRD等手段对AlTi中间合金进行了分析对比，探讨了TiAl3形态对细化效果的影响。实验结果表明：利用快速凝固技术制备的该中间合金，其TiAl3化合物细小，具有最佳的细化效果。     

Fe-RE(Y、La和Ce)合金中相稳定性和固溶度的第一性原理研究

合金元素的固溶度对于新型合金的设计和合金动力学过程的研究具有重要的作用。本文利用密度泛函理论,计算了Fe-RE二元化合物的基态,确定了Fe-Y和Fe-Ce体系的稳态和亚稳态结构。计算结果表明,Fe-Y的稳定结构为Fe₁₂Y.tI26、Fe₁₇Y₂.hP38和Fe₂Y.cF24,Fe-Ce的稳定结构为Fe₁₇Ce₂.hP38、Fe₁₉Ce₅.hR24和Fe₂Ce.cF24。基于稀格子气统计热力学理论,利用第一性原理计算得到了稀土元素在α-Fe中随温度变化的固溶度曲线。结果显示,稀土Y、La和Ce元素在α-Fe中的固溶度为S_La>S_Ce>S_Y,这一趋势对应于三者在α-Fe中的溶解形成焓关系H_sol(La)< H_sol(Ce)< H_sol(Y).     

过渡元素掺杂NiTi合金的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统的计算了3d、4d和5d过渡元素掺杂的Ni Ti合金晶格参数、形成能、弹性常数和电荷密度,探讨了合金元素的占位倾向以及对马氏体相变温度的影响。计算结果表明,V、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Cu各族元素倾向于占据Ni位;Sc、Y、Zr、Hf倾向于占据Ti位。V、Cr、Mn、Fe、Co各族元素和Pd、Pt取代Ni,V、Cr、Mn、Fe各族取代Ti能够不同程度的降低NiTi合金的相变温度M_s;Hf、Zr、Au、Ag取代Ni以及Sc、Y、Hf、Zr取代Ti为能够升高NiTi合金的相变温度M_s;Cu取代Ni则基本不改变NiTi合金的相变温度M_s。这些结果与实验结果一致,进而从微观角度解释了合金元素对相变温度的影响规律。     

Ir-Rh合金力学性能的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理分析方法,用虚拟晶格近似方法计算了Ir-x Rh (x=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、17、20、22、25、27、30)合金的晶格参数、体积模量、剪切模量、杨氏模量等力学参数。通过计算焓变值、电子态密度、能带结构从电子角度分析Rh掺杂对Ir-Rh合金力学性能的影响。结果表明：在Ir中掺杂少量Rh,能够提高材料的强度和硬度,在Ir-5Rh处达到顶点,之后随着Rh含量增加略有下降后继续升高,在Ir-10Rh处达到最大值,且数值与Ir-5Rh基本一致;随着Rh含量的增加,焓变值的绝对值由0.186 eV逐渐增加到0.634 eV,Ir-Rh合金热力学稳定性提高。另外,Ir-Rh合金的态密度、能带结构结果表明随着Rh含量的增加,键能升高,Ir-Rh合金脆性逐渐增大。     

LiN_2H_3BH_3和LiNH_2BH_3储氢材料的第一性原理计算

运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,研究了储氢材料LiNH_2BH_3的高温相(α-LiHB),低温相(β-LiHB)和LiNH_2BH_3(LiAB)的晶体结构,能带结构,态密度以及化学键性质。氢原子解离能的计算表明与Li~+相邻的H~(δ+)(N1)在初始析氢阶段起主导作用,低温β-LiHB较高温α-LiHB更易于析氢。然后,通过Dmol3计算的HOMO和LUMO图表明α-LiHB可能析氢途径为H-N_1…B和H-N_2…B,而β-LiHB和LiAB仅有H-N_1…B途径。HOMO-LUMO的能隙大小表明LiAB,α-LiHB和β-LiHBH的化学稳定性为:LiABα-LiHBβ-LiHB。以上所有研究都为实验合成的多相LiHB提供了一定的理论基础。     

锆合金氧化膜中氢吸附行为的第一性原理研究

采用第一性原理计算研究了锆合金氧化膜中氢的吸附行为,并着重分析了晶界的氢吸附。结果表明:氧化膜晶界比晶内更容易吸附氢,氢以原子或分子形式被晶界吸附。随着晶界吸附的氢含量增加,晶界吸附氢的能力逐渐减弱,表明氧化膜晶界的氢吸附量有限,这与Sundell等的试验结果一致。最后,从电子层次揭示了晶界吸附氢的微观机制。     

Al-Ti-B中间合金的细化性能研究

对三种不同加盐次序制备的Al-Ti-B中间合金的细化效果进行了研究。结果表明,三种不同加盐次序制备的中间合金的显微组织相似,但细化效果不同。混合加盐时制备的中间合金细化效果最好,先加KBF4后加K2TiF6制备的中间合金细化效果最差。此外,混合加盐时制备的中间合金在不同条件下具备不同的细化性能,随着中间合金加入量增大,细化后纯铝的晶粒尺寸持续减小;变质时间为5min时,细化效果好,时间超过60min后,细化效果出现衰退;在变质温度为710～740℃时,具有较好的细化效桌。