压力下AlLi,Al_2Y,Al_2La电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的CASTEP程序包,计算了不同压力下AlLi、Al_2Y、Al_2La相的结构、弹性与电子性能。结果表明,0GPa压力下3相的晶格参数与试验值以及其他理论值符合较好;在0~50GPa压力下,Al_2Y,Al_2La相的体模量B、剪切模量G、杨氏模量E、B/G以及泊松比υ随着压力的增大而增大,因此材料的硬度增大,韧性和塑性增强;而AlLi在45GPa压力下体积模量B和杨氏模量E有所下降。态密度计算结果表明,在0~50GPa压力下,AlLi,Al_2La,Al_2Y随压力增加,结构依然稳定,没有发生相转变。     

第一性原理计算压力对高熵合金AlCoCrCuFeNi的影响

采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA),用虚拟晶体近似(VCA)的方法建立晶体结构模型,计算了高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni在不同压力影响下的结构性能,弹性能及压力作用下的结构相变。计算结果表明,随着压力的增大,高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni的晶格常数减小而密度增大。高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni只在fcc结构下才符合力学稳定性条件,而在bcc结构下不符合,体积模量随压力的增大而增大。高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni大约在21 820 GPa压力下会由fcc结构转变为bcc结构。     

Mg17Al12、Al2Y及Al2Ca相稳定性与弹性性能第一原理研究

采用基于密度泛函理论的Castep和Dmol程序软件包,计算了Mg17Al12、Al2Y及Al2Ca相的结构稳定性、弹性性能与电子结构。形成热和结合能计算结果表明:Al2Y具有最强的合金化形成能力和结构稳定性;热力学性质计算结果表明:在298~573 K温度范围内,Al2Y的Gibbs自由能始终最小,其结构热稳定性最好,Al2Ca次之,Mg17Al12最差,Y和Ca合金化Mg-Al系合金形成Al2Y及Al2Ca利于提高镁合金的高温抗蠕变性能;弹性常数的计算结果表明:3种金属间化合物均为脆性相,Mg17Al12的塑性最好;采用弹性常数计算结果预测的Al2Y熔点最高,其结构热稳定性最好。态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明:Al2Y结构最稳定的原因,主要源于体系在Fermi能级以下区域成键电子存在强烈的共价键作用。     

Mg-Al-Ca合金系金属间化合物的力学性质与热力学性能第一原理计算

采用基于密度泛函理论Castep和Dmol程序软件包,计算了Mg-Al-Ca合金系金属间化合物的力学性质与热力学性能。结果显示:DI3型结构Al4Ca为延性相,C15型结构Al2Ca与C14型结构Mg2Ca为脆性相,C15型结构Al2Ca塑性最差;采用弹性常数计算结果预测的Al2Ca熔点与实验值很接近,误差仅为4.06%;而不同温度下热力学性能的计算结果表明,在298.15~425K温度范围内,Al2Ca的Gibbs自由能最小,对应其相结构的热稳定性最好;而Al4Ca次之,Mg2Ca最差;随着温度的升高,Mg2Ca的Gibbs自由能下降最快,对应结构的热稳定性增强也最快;在525K以上时,Mg2Ca的结构热稳定性最好,其次是Al2Ca,而Al4Ca最差。     

第一性原理研究Al-Y合金在压力作用下的晶胞结构、力学性质、热力学性质和电子结构（英文）

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了压力对Al-Y合金的晶胞结构、力学性质、热力学性质和电子结构的影响。结果表明:晶格常数、弹性常数和弹性模量的计算结果与先前理论计算和实验结果相一致;体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和德拜温度随压力增大而增大,而热熔则随压力的增大而减小;德拜温度按顺序逐步降低;通过Pugh准则(GB)预测出AlY和Al_3Y相是塑性材料,并随压力的增大塑性增加,而Al_2Y相是脆性材料,其脆性并未随压力增大得到改善;最后还分析了压力对AlY、Al_2Y和Al_3Y相的态密度和电荷布局的影响。     

Mg-Al-Si-Ca合金系金属间化合物的电子结构和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赝势平面波方法,计算了Mg-Al-Si-Ca合金系金属间化合物Mg2Si,Mg2Ca,Al2Ca以及Si2Ca四相的形成焓,结合能,弹性常数及态密度。形成焓和结合能的计算结果表明:Al2Ca的合金化能力最强,Si2Ca相的结构最稳定;体模量(B)、剪切模量(G)、杨氏模量(E)和泊松比(ν)的计算结果表明:四相均为脆性相,且Mg2Si相的塑性最差,结合弹性模量和态密度分析,得出Mg2Ca的塑性最好;态密度和Mulliken布居分析表明:四相中均存在离子键和共价键,共价键由强到弱顺序为Si2Ca,Al2Ca,Mg2Si,Mg2Ca;而离子键强弱顺序按Mg2Si,Al2Ca,Si2Ca,Mg2Ca依次递减;而Si2Ca最稳定的原因是其共价键比其他三相更强。     

压力对L1_2-Co_3(Al,W)化合物弹性性能与电子结构的影响

基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势平面波方法计算了不同压力下L12-Co3(Al,W)化合物的弹性性质与电子结构。计算得到零压力下的点阵常数a0与实验值和理论值相符,计算结果表明:在0~45 GPa压力范围内,L12-Co3(Al,W)化合物的弹性常数Cij(C11、C12、C44)与压力满足三阶多项式关系,体模量B、剪切模量G、本征塑性、断裂韧性随压力的增强而增加;通过引入总化学键重叠布局数,定量的计算了金属间化合物的共价键性能,结果显示压力的增加会不断增强L12-Co3(Al,W)化合物中的共价键强度;电荷差分密度分析表明,随着压力的增加,W原子得到电子,Al原子失去电子,Co-Co、Co-W原子间电荷密度明显增强,表现出更强的键合作用。     

Mg17Al12相Ca合金化结构稳定性的第一原理研究

采用第一原理赝势平面波方法,计算了Mg17Al12相Ca合金化前后的能态与电子结构.计算结果显示:当Ca分别置换Mg17Al12相中Mg(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)和Mg(Ⅲ)原子时,(Mg17-xCax)Al12相(x=0,1,4,12)的负生成热逐渐升高、结合能逐渐增大,表明Ca置换Mg17Al12相中Mg(Ⅲ)原子时其Ca合金化能力最强,合金化后形成的(Mg5Ca12)Al12相结构稳定性最高.电子态密度(DOS)分析结果表明:Ca合金化后Mg17Al12相结构稳定性升高的主要原因是由于合金化后来自Al(p)和Ca(s)的价电子使其在低能区的成键电子数增多.     

热处理保温时间对高钛高炉渣制备泡沫微晶玻璃的影响

以高钛高炉渣和废玻璃粉为主要原料,采用发泡和析晶同步进行的"一步法"制备泡沫微晶玻璃,研究热处理保温时间对泡沫微晶玻璃的组织与性能影响。结果表明:在1000℃下,随保温时间从30 min延长至60 min,泡沫微晶玻璃中主晶相由斜辉石Ca(Ti,Mg,Al)(Si,Al)2O6转变为钙铁辉石Ca Fe(Si2O6)和普通辉石Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6,其晶相含量增加且由粒状结构向棒状结构过渡,材料孔径增大,体积密度、导热系数与吸水率逐渐降低,抗压强度升高;保温时间在60~120 min时晶相不发生明显变化,其含量缓慢增加且逐渐融合呈球状结构,材料出现连通孔,体积密度、导热系数与吸水率逐渐升高,抗压强度下降。综合而言,当保温时间为60 min时,所制得的泡沫微晶玻璃具备最优综合性能。     

压力对Ni_3Pt电子结构和力学性能的影响:第一性原理研究

采用基于第一性原理的平面波赝势方法,研究了压力对γ'-Ni_3Pt电子结构和力学性能的影响。本研究在0~50 GPa压力范围内每隔5 GPa对γ'-Ni_3Pt进行一次加压计算。计算结果表明:0 GPa压力下的平衡晶格常数与他人的实验研究和理论计算结果十分一致;不同压力下的总态密度和分波态密度表明化合物表现出金属特性,且随着压力的增大,体系稳定性先增强后减弱;此外,根据Voigt-Reuss-Hill(VRH)法计算了Ni_3Pt的体积模量(B)、剪切模量(G)、杨氏模量(E)和泊松比(v),发现随着压力的增大,Ni_3Pt晶体的硬度提高,延性和塑性增强。研究表明,压力对Ni_3Pt电子结构和力学性能的影响很大。     

热处理保温时间对高钛高炉渣制备泡沫微晶玻璃的影响北大核心CSCD

以高钛高炉渣和废玻璃粉为主要原料,采用发泡和析晶同步进行的＂一步法＂制备泡沫微晶玻璃,研究热处理保温时间对泡沫微晶玻璃的组织与性能影响。结果表明：在1000℃下,随保温时间从30 min延长至60 min,泡沫微晶玻璃中主晶相由斜辉石Ca（Ti,Mg,Al）（Si,Al）2O6转变为钙铁辉石Ca Fe（Si2O6）和普通辉石Ca（Mg,Fe,Al）（Si,Al）2O6,其晶相含量增加且由粒状结构向棒状结构过渡,材料孔径增大,体积密度、导热系数与吸水率逐渐降低,抗压强度升高;保温时间在60~120 min时晶相不发生明显变化,其含量缓慢增加且逐渐融合呈球状结构,材料出现连通孔,体积密度、导热系数与吸水率逐渐升高,抗压强度下降。综合而言,当保温时间为60 min时,所制得的泡沫微晶玻璃具备最优综合性能。     

Mg17 Al12、Al2Ca、Al2Nd、Al2Er金属间化合物稳定性与电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的Castep程序软件包,优化了Mg17Al12、Al2Nd、Al2Er及Al2Ca相晶胞结构,计算了化合物的形成热、结合能和态密度等,分析了化合物结构稳定性与其电子结构的内在联系。结果表明:四种化合物的形成热和结合能均为负值,且化合物的合金化能力和结构稳定性强弱顺序依次为Al2Er、Al2Nd、Al2Ca、Mg17Al12。态密度结果表明: Al2Er和Al2Nd具有较强结构稳定性的主要原因是（1）在费米面低能级区Al(3p)轨道分别与Nd(4f)、(5d)和 Er(4f)、(5d)轨道价电子发生强烈杂化作用;（2）Al2Nd和Al2Er成键电子数较多;（3）这两种化合物的电子参与成键能力较大。电荷密度结果表明：Mg17Al12、Al2Ca、Al2Nd、Al2Er中均存在金属键、离子键、共价键,四种化合物中Al2Er、Al2Nd共价键较强,Al2Ca离子键最强,Mg17Al12中以较强的金属键为主。     

热压烧结Ti/Al2O3复合材料物相分析及力学性能

采用热压烧结法制备Ti/Al2O3复合材料,研究不同Nb掺量对复合材料的物相及力学性能的影响。结果表明:Nb可以与Al2O3解离出的Al结合成为AlNb2或AlNb3,抑制Al向Ti中的扩散,改善了材料的界面反应,提高材料力学性能;随Nb含量的增加,复合材料的相对密度、弯曲强度、断裂韧性、显微硬度均呈先增大再减小的趋势,在Nb含量为1.5%(体积分数,下同)时,相对密度、断裂韧性、显微硬度均达到最大值,分别为98.97%、5.18MPa·m1/2和16.56GPa,抗弯强度在Nb的掺入量为2%时达到最大值307.17MPa。     

水静压作用下氧化锆结构稳定性的第一性原理研究

采用第一性原理计算了立方氧化锆(ZrO2)总的自由能、态密度、晶格常数随不同水静压的变化.计算表明单位晶胞总能量和晶格常数随水静压的增大而增大,晶格常数随水静压的增大而减小.在2.0 GPa左右,单位晶胞总能和晶格常数随水静压的变化出现反常.对总态密度和zr与O原子的分态密度分析表明,在低的水静压(0～5 GPa)作用时,Zr与O原子的各轨道的布居数没有发生变化,水静压力的作用主要体现在各轨道之间的分布变化,单位晶胞总能量和晶格常数出现的反常对应于Zr原子p轨道中的态密度分布变化.当水静压超过5 GPa时(5～30 GPa),Zr原子中的s和p轨道占有数减少,d轨道占有数增多.     

Mg-3Al-6Zn-2Y合金的动态压缩性能研究

在0.001、900、1300 s-13个应变率下,研究了Mg-3Al-6Zn-2Y合金的压缩性能及微细观变化.结果表明:随应变率增大,合金应变硬化率增大,极限强度与屈服强度增大;强化相Al2Y、Al12Mg17与过渡相MgZn2含量减少;合金产生{10 1 2}＜10 1 0＞孪生,位错密度增大,出现缠结,并在孪生界面塞集.强化相减少对强度的弱化作用与高密度位错塞集的强化作用相互竞争.     

Ca对AZ91镁合金显微组织和性能的影响

利用真空电磁感应熔炼炉制备AZ91-XCa(X=0.7%,1.25%,1.74%,2.53%)镁合金,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试方法研究了合金元素Ca对AZ91镁合金显微组织的影响。结果表明:合金的主要物相是由基体Mg,β(Mg17Al12)和Al2Ca组成。随Ca含量增大,β(Mg17Al12)相由不连续的网状转变为细小的条状,同时,有Al2Ca相产生,并且随Ca含量增加,Al2Ca相增加。当Ca含量达到1.25%时,晶粒细化最明显,同时力学性能达到最好,该合金在室温下的抗拉强度达到150MPa,断面收缩率为22.8%。     

热压纳米晶铝的微观结构和显微硬度

以自悬浮定向流技术制备的纳米Al粉末为原料,采用真空热压技术制得了平均晶粒尺寸为90~123 nm的纳米晶Al块体。通过XRD、SEM和显微硬度测试研究了热压温度和热压压力对纳米晶Al的微观结构和显微硬度的影响。结果表明:各纳米晶Al块体的显微硬度分布在0.8~1.98 GPa范围内。不同的热压温度和热压压力范围内,不同的固结机理主导着纳米晶Al的致密化过程。由于受致密度、晶粒尺寸、微观应变、杂质氧化铝结构等因素的共同影响,纳米晶Al的显微硬度随热压温度的升高先增大后减小,随热压压力的增大表现出先快后慢的增长。低密度块体表现出明显的压痕尺寸效应,而高密度块体并没有表现出这种现象。     

CrAlN硬质刀具涂层的相结构稳定性及其热分解机制

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从理论上系统研究不同Al固溶浓度x(x=0~1)下面心立方(FCC)结构Cr1-xAlxN硬质刀具涂层的微观几何构型、相结构稳定性及其热分解机制,并从电子结构角度对其稳定性起源进行分析。结果表明:随着Al固溶浓度增大,FCC-Cr1-xAlxN晶胞逐渐收缩,而其晶格畸变程度却先增大后减小,且当Al浓度x为0.5~0.75时,FCC-Cr1-xAlxN晶格畸变较为严重,为析出密排六方(HCP)结构的Al N化合物提供源动力;随着Al固溶浓度增大,FCC-Cr1-xAlxN相结构稳定性逐渐降低,且其极易按FCC-Cr1-xAlxN→(FCC-Cr N)+(HCP-Al N)→(HCP-Cr2N)+N2+(HCP-Al N)的路径进行分解,计算结果与实验保持一致;Al固溶致使FCC-Cr1-xAlxN相结构稳定性降低的内在原因在于Cr1-xAlxN晶胞中Cr—N共价键作用随Al固溶度的增大而逐渐减弱。     

压力对Mg_3Zn_3Y_2相的结构、物理和电子性能影响的第一性原理计算（英文）

利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,研究了压力对面心立方化合物Mg_3Zn_3Y_2的结构、弹性和电子性能的影响。计算并分析了Mg_3Zn_3Y_2的弹性常数。基于弹性常数的计算结果,推导了Mg_3Zn_3Y_2的体积模量(B),剪切模量(G),杨氏模量(E),泊松比(n),各向异性指数(A),熔点和硬度。结果表明,在0GPa下优化的晶格常数与其他计算和实验结果相吻合,压力的增加可以促进Mg_3Zn_3Y_2物理性能的提高。此外,Mg_3Zn_3Y_2的各向异性指数(A)随压力的增加而增加。通过对电子态密度的分析表明,随着压力的增加,Mg_3Zn_3Y_2相的结构稳定性降低。     

Nb2O5对Al2O3／TiAl复合材料结构与性能的影响

利用Ti-Al-TiO2体系的放热反应,采用热压工艺原位合成了Al2O3/TiAl复合材料.研究了Nb2O5加入量对复合材料结构与力学性能的影响.结果表明,相组成中有γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相.随Nb2O5加入量的增大,复合材料的密度、相对密度和硬度逐渐增大;抗弯强度和断裂韧度在加入量为6%时达到最大,分别为398.5 Mpa和6.99 Mpa·m1/2,此后随其含量增大而降低.组织分析表明,随Nb2O5加入量的增加,Al2O3粒子团聚度减弱,沿晶界弥散分布,双相γ+α2片层组织不断细化,结构更加均匀.Nb2O5对力学性能的影响主要表现在调节相含量和细化组织.