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。     

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。     

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_(1-x)Zn_x合金的弹性和热力学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论及密度泛函微扰理论为基础的第一性原理计算,采用虚晶近似的方法,研究了具有hcp结构且Zn含量在2%(原子分数)范围内的8种Mg_(1-x)Zn_x合金的晶格常数、弹性性质和热力学性质。通过优化结构计算Mg和Zn含量不同的Mg_(1-x)Zn_x合金弹性常数,对Young's模量、Poisson比、弹性各向异性等进行了详细分析,给出了Mg及Mg_(1-x)Zn_x合金的晶格振动Helmholtz自由能、内能、熵和定容热容等随温度变化情况。结果表明,随着Zn含量增加晶格常数a和c均相应减小,弹性常数、自由能和内能增大,熵及定容热容减小;另一方面,随温度升高,Zn含量对自由能和熵的影响程度增大,而对定容热容的影响程度先增大后减小。Mg_(1-x)Zn_x合金中Zn含量的增加有利于提高材料硬度和韧性,但也增大了材料的各向异性。     

Mg-Al-Sn-Y合金中二元相的电子结构与弹性性质的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的CASTEP程序包,计算了Mg-Al-Sn-Y合金中Mg_(17)Al_(12),Mg_2Sn和Al_2Y相的结构稳定性、电子结构和弹性性能等。合金形成热△H和结合能E_(coh)的计算结果表明,Al_2Y相具有最强的合金化能力与体系结构稳定性。电子结构的分析结果解释了这3种金属间化合物的结构稳定性机制和脆性本质。计算出了Mg_(17)Al_(12),Mg_2Sn和Al_2Y三相的3个独立的弹性常数,并进一步得出了体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等。分析表明Mg_(17)Al_(12),Mg_2Sn和Al_2Y三相均为脆性相,其中Al_2Y最脆且最硬。     

Y掺杂MgZn2稳定性、电子结构和力学性能的第一性原理计算

目的 稀土元素Y掺杂是改善7xxx系铝合金断裂韧性的重要途径,然而因其掺杂量极低,通过实验很难测定微量Y对7xxx系铝合金析出相及强韧机制产生的作用,限制了7xxx系铝合金的进一步发展。采用第一性原理计算方法探究Y掺杂对7xxx系铝合金中重要析出相MgZn2的影响机理,为7xxx系铝合金的微合金化强韧机理研究提供理论依据。方法 构建适于第一性原理计算、Mg/Zn的原子数分数比为1∶2的晶体模型,Y原子通过替换Mg或Zn原子的方式进行掺杂,通过能量计算、电子计算和弹性常数计算等分析Y掺杂对MgZn2能量稳定性、电子结构和力学性能的影响机理。结果 经Y掺杂后,形成3种固溶体Mg3Zn8Y、Mg4Zn7Y-1和Mg4Zn7Y-2,它们的形成热均小于0,即它们均可自发形成且稳定存在。通过结合能计算发现,3种固溶体的结合能都小于MgZn2的结合能,说明Y掺杂促进了MgZn2的稳定性。通过电子结构分析发现,Y掺杂后与Mg、Zn原子形成强的共价键,增强了体系的稳定性,Mg-Zn原子间形成了强离子键,MgZn2中Zn-Zn原子间的共价键变为强离子键。力学性能计算结果表明,经Y掺杂后MgZn2的硬度降低、韧性上升, 即Y掺杂增强了7xxx系铝合金中重要弥散析出相MgZn2的韧性,从而提升了7xxx系铝合金的断裂韧性和抗疲劳能力。结论 基于计算结果分析得出,Y掺杂提升了MgZn2的稳定性、键合强度和断裂韧性,相关计算分析为微量Y掺杂增强7xxx系铝合金断裂韧性的实验分析提供了指导。     

ZrB₂含量对Nb-Mo-ZrB₂复合材料氧化行为的影响

利用热压烧结法,在2400℃烧结温度下,制备了NbMo固溶体（此后记作(Nb,Mo)ss）基陶瓷颗粒增强复合材料。其中,ZrB2陶瓷增强相的体积分数分别为15%,30%,45%和60%。本文研究了在800℃,1000℃和1200℃下,ZrB2含量对复合材料抗氧化性和氧化产物演变的作用。试验结果表明,氧化温度和ZrB2含量均对复合材料的氧化行为有影响。从氧化速率常数角度讲,ZrB2-(Nb,Mo)ss复合材料的抗氧化性随ZrB2含量的增加而提高,随氧化温度的提高而降低。800℃-1000℃的氧化产物中含有膜状Nb2Zr6O17相,能作为屏障阻止氧气向基体扩散,因此在800℃-1000℃时,复合材料氧化速率较低。然而,在1200℃氧化时未发现Nb2Zr6O17相,MoO3的剧烈挥发和ZrO2的体积效应破坏了Nb2Zr6O17保护层,导致了氧化层严重剥落,材料的抗氧化性极差。综上,本文结合观察到的氧化产物形貌,详细阐述了不同ZrB2含量的复合材料在不同温度下的抗氧化机制。     

金属化合物MgAg和MgY在压力下力学性能的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,计算了镁合金中金属化合物Mg Ag和Mg Y在0~20 GPa压力下力学性能。计算在0 GPa压力下Mg Ag和Mg Y的晶胞参数、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等数据。结果表明:Mg Ag和Mg Y均满足力学性质稳定性,Mg Ag的抗剪切能力、抵抗变形能力、刚度、延展性均比Mg Y强;而Mg Y塑性好于Mg Ag。在0~20 GPa压力作用下Mg Ag和Mg Y的晶胞晶格常数和晶胞体积均随压力增加而变小,并且Mg Y比Mg Ag的变形率更大,二者的抗变形能力和抗剪切能力均有所增加;Mg Ag和Mg Y的脆性在减弱,延展性在逐渐增加,二者塑性均随着压力增加而增加,二者的结合力均表现为中心原子力,各向异性也均随压力增加而增加。     

LPSO相增强铸态Mg_(92)Zn_4Y_4和Mg_(92)Zn_4Y_3Gd_1合金组织与性能分析（英文）

采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序(long period stacking ordered,LPSO)结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明:Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相;在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成,14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%;LPSO结构相在高温形成时分割了αMg树枝晶,基体平均晶粒尺寸由50μm降至10μm以下;铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为α-Mg固溶体+Mg12Zn Y+Mg3Zn3Y2+Mg-Y;铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为α-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2;室温条件下,Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%,热导率分别为99.233和88.639W·(m·K)-1。     

Fe₇₃Si₁₅Nb₃B₈Cu₁铁芯薄带的热处理工艺研究

本文对用Finemet型Fe73Si15Nb3B8Cu1快淬薄带制备的铁芯增加预退火处理,再在540 oC晶化退火处理得到退火铁芯。结果表明,随着预退火温度提高,预退火的薄带及再经晶化退火的薄带的韧性均逐渐降低,预退火后非晶薄带的第一晶化温度变化不大,而第二晶化峰值温度向高温方向偏移,预退火扩大了非晶薄带晶化退火的温度范围,有利于获得性能更加稳定的非晶纳米晶薄带;增加预退火处理的薄带的晶粒尺寸比直接晶化退火薄带的晶粒分布更均匀,其中在450 oC预退火的薄带经晶化退火后,晶粒尺寸在8~15 nm之间。增加预退火的铁芯样品,其振幅磁导率和铁损较直接退火的均有明显改善,其中经450 oC预退火的铁芯具有最大的振幅磁导率（μa=8.6×104, f=10 kHz）和最小的交流铁损（P0.5/10k=8.7 W/kg）,分别较直接退火的铁芯升高了16.0%,下降了17.1%。     

Zn_²⁺掺杂对共沉淀法制备Ce:Gd₃Ga₃Al₂O₁₂陶瓷粉体闪烁性能的影响

本文利用化学共沉淀法制备Zn_²⁺共掺的Ce:GAGG陶瓷粉体。研究了Zn_²⁺共掺的Ce:GAGG陶瓷前驱粉体的TG/DTA和FTIR曲线;分析了不同煅烧温度对Ce:GAGG陶瓷粉体相、形貌和颗粒度分布的影响;系统研究了Zn_²⁺含量对Ce:GAGG陶瓷粉体光致发光,辐射发光,激发光谱和荧光寿命的影响。研究表明：前驱粉体在883℃的相组成为GdAlO₃相和GAGG相;前驱粉体在煅烧温度为900℃时,完全转化为GAGG相;当煅烧温度为1200℃时,GAGG颗粒尺寸控制在20nm~60nm,分布均匀;随着 Zn_²⁺含量的变化,光致发光和辐射发光强度也相应变化,特别的,当Zn_²⁺含量为0.4mol%时,光致发光和辐射发光强度达到最大值;随着Zn_²⁺掺杂含量的上升,荧光寿命出现下降的趋势。因此,Zn_²⁺含量对Ce:GAGG陶瓷粉体的辐射发光具有明显的影响,对降低荧光寿命具有积极的作用,对于提高GAGG闪烁材料的快速响应具有重要意义。     

超声辅助对共沉淀法制备富锂锰基正极材料Li[Li_0.144Ni_0.136Co_0.136Mn_0.544]O₂性能影响的研究

通过超声辅助共沉淀法成功制备了富锂锰基正极电极材料,研究了不同的超声时间对材料形貌、结构和电化学性能的影响。研究发现,超声辅助能够使材料颗粒更加均匀,结构更合理,有利于材料电化学性能的提升。当合成前躯体材料超声时间为8h时,复合材料的放电比容量最好,在0.1C的初始放电比容量为327.8 mAh g_-1,均高于未超声的复合材料的265.2 mAh g_-1,1C下循环50圈后放电容量为181.6 mAh g_-1,保持率为84.8%。通过循环伏安法测试和电化学交流阻抗测试,发现超声后的复合材料还原氧化峰电流更大,电荷转移阻抗更小,具有较好的倍率性能。     

连铸含铝钢中Al2O3夹杂物形态控制探讨

水口结瘤是连铸含铝钢面临的主要问题之一。针对连铸含铝钢钢水可浇性问题,首先分析了传统含铝钢中Al2O3夹杂形态控制的钙处理技术。在热力学计算的基础上,提出了高铝钢中夹杂物控制思路,认为采用转炉渣洗和合适的精炼渣而不用钙处理能保证钢水的可浇性。     

CeO₂改善低温渗铝涂层抗氧化性能的研究

在Ni基体上电沉积纯Ni镀层和Ni-CeO2复合镀层并对其进行620 °C低温渗铝,制备了无CeO2和CeO2改性的铝化物涂层。将以上两种涂层在1000 °C下氧化,研究CeO2颗粒的加入对氧化膜的生长速率和粘附性能的影响。结果表明,在δ-Ni2Al3涂层中加入纳米CeO2颗粒可以推迟一层完整α-Al2O3膜的形成时间,降低氧化膜的生长速率。此外,纳米CeO2颗粒的加入提高了氧化膜的粘附性,原因是与没有CeO2掺杂的涂层相比,CeO2改性铝化物涂层在氧化膜/涂层界面上形成的空洞尺寸较小。     

磷酸铁锂/石墨烯复合材料的低温微波水热法制备及性能

采用喷雾干燥结合低温微波水热法制备了石墨烯/LiFePO₄复合正极材料,利用SEM、XRD、DLS等对其微观形貌、结构、粒度分布进行了表征,并利用恒流充放电、CV、EIS等测试研究了复合正极材料的电化学性能和电极动力学过程。结果表明,与未包覆的样品相比,石墨烯包覆的LiFePO₄具有优异的倍率性能(5C放电比容量为125.4 mAh?g_-1)和循环稳定性(1C条件下100次充放电后容量保持率在95%左右)。包覆石墨烯后LiFePO₄正极材料的电荷迁移电阻减小,电化学可逆性增强,从而提高了材料的倍率性能。本文提供了一条提高磷酸铁锂正极材料电化学性能的简便途径,具有良好的应用前景。     

AgNO<Subscript>3</Subscript>-LiNO<Subscript>3</Subscript>-RbNO<Subscript>3</Subscript> phase diagram

The ternary system of silver, lithium, and rubidium nitrates has been studied. Five vertical sections were established: AgNO₃-Li_0.5Rb_0.5NO₃; Li_0.5Rb_0.5NO₃-Ag_0.5Rb_0.5NO₃; 20 mol% AgNO₃; 80 mol% AgNO₃; and the section 5 mol% LiNO₃. Ten invariant points were found. A schematic representation of ternary equilibria is given. The three binary systems are also reported.     

Phase Diagram of the Quaternary Al(NO<Subscript>3</Subscript>)<Subscript>3</Subscript>-Cu(NO<Subscript>3</Subscript>)<Subscript>2</Subscript>-Zn(NO<Subscript>3</Subscript>)<Subscript>2</Subscript>-H<Subscript>2</Subscript>O System

The phase diagram of the H₂O-Zn(NO₃)₂-Al(NO₃)₃-Cu(NO₃)₂ quaternary system at 30 °C has been established by using the conductivity measurements. The solid-liquid equilibria of the H₂O-Zn(NO₃)₂-Al(NO₃)₃, H₂O-Zn(NO₃)₂-Cu(NO₃)₂, H₂O-Al(NO₃)₃-Cu(NO₃)₂ ternary systems and two isoplethic sections were determined experimentally. The solid phases in equilibrium with the saturated solution are the tri- and hemipentahydrate of copper nitrate, the hexahydrate α and β of the zinc nitrate and the nonahydrate of aluminum nitrate. The copper and zinc nitrates are relatively soluble in opposition to the aluminum nitrate which presents some important precipitation domains.     

Synthesis,Structural, and Adsorption Characteristics of γ-Fe<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>/SiO<Subscript>2</Subscript> Composite

The γ-Fe₂O₃/SiO₂ composite is synthesized by coprecipitation of the magnetic carrier γ-Fe₂O₃ (specific surface area S = 17 m²/g, pore volume V = 0.51 cm³/g) and silicon dioxide from a solution of sodium-liquid glass. The influence of the synthesis conditions (SiO₂ content, temperature, introduction of electrolyte into reaction mixture) on the structural and adsorption characteristics of the resulting composites is studied. Coprecipitation in the presence of electrolyte (5% NaCl) makes it possible to obtain the most highly porous composites. At SiO₂ content from 20 to 50%, S is from 70 to 150 m²/g, V is from 0.74 to 0.89 cm³/g. These composites have a large adsorption capacity for test substances: a main dye, methylene blue, and an enzyme, cytochrome C. The capacity of these composites on dye (15–40 mg/g) is approximately 10–30 times larger that of the initial iron oxide (1.2 mg/g), and on enzyme (130–280 mg/g) 3–6 times greater than the capacity of iron oxide (45 mg/g). Such composites can be used as magnetic sorbents to for purification, concentration or immobilization of water-soluble organic substances and biopolymers.