Li-Al-N-H系络合物贮氢反应的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,计算Li-Al-N-H系络合物贮氢反应中各个化合物的晶胞参数、电子结构、生成焓和贮氢反应的反应焓.结果表明:Li3AlN2的Li-N、Al-N键主要为离子键,LiNH2的N-H键主要为共价键,Li-N键主要为离子键;298 K时贮氢反应的反应焓计算值分别为-23.7和-55.3 kJ/mol,与实验值均符合得较好;反应中各固态、气态物质的晶胞的结构优化后的晶格常数、键长与键角等与相应的实验值均符合较好.     

方解石和萤石晶体表面断裂键性质和润湿性的各向异性(英文)

计算方解石6个晶面和萤石3个晶面的表面断裂键密度,借助各向异性的表面断裂键密度预测两种含钙矿物的常见暴露面,分析表面断裂键密度与表面能之间的关系,利用接触角实验研究两种矿物常见暴露面的润湿性。表面断裂键密度计算分析表明,(1014)、(2134)和(0118)面及(111)面分别是方解石和萤石最常见的暴露面;两种矿物表面断裂键密度与表面能之间存在线性关系,其相关系数R2分别为0.9613和0.9969。接触角测量实验表明,两种矿物常见暴露面和水作用后的润湿性与表面断裂键密度有关,表面断裂键密度越大,亲水性越强,接触角越小;和油酸钠作用后的润湿性与表面Ca活性质点密度及质点的空间分布有关。     

GaAs中空穴陷阱A,,B能级的热力学性质

从GaAs中空穴陷阱A,B能级的结构缺陷模型与该二陷阱浓度和外延温度的关系导出了生成反应Ga_(As)As_(Ga)+(V_(Ga))_2~-+e~-=As_(Ga)V_(Ga)~-+Ga_(As)V_(Ga)~-的平衡常数K_T和生成自由能ΔG°,本研究成果可望在实际生产中获得应用。     

过渡金属对Mg2Ni氢化物电子结构和热力学稳定性影响:第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,计算并分析了Mg2Ni1-xMx(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,x=0.25)合金及其氢化物Mg2Ni1-xMxH4的电子结构和热力学稳定性。计算结果表明:Mg2NiH4和Mg2Ni1-xMx的晶胞参数与实验值吻合较好。对Mg2Ni1-xMxH4的电子结构分析发现:氢化物中的Ni—H和M—H键为共价键、Mg—H键为离子键,且Ni—H与M—H键的相互作用强于Mg—H键的。Mn、Fe和Co的部分替代对Ni—H键的相互作用影响较小,而Cu的替代则减弱了Ni—H键的相互作用,这可能是Cu替代后氢化物结构稳定性降低的一个原因。计算了Mg2Ni0.75M0.25H4(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu)的生成焓,分别为-57.7、-61.5、-61.4、63.4和41.6 kJ/mol,与实验值吻合较好。     

Na_3AlF_6-Al_2O_3系熔盐结构的计算模拟与高温拉曼光谱

在Na3AlF6-Al2O3系熔盐中,考虑到可能出现的键合结构,构建系列铝氟和铝氟氧络合离子的团簇结构模型,分别应用量子化学第一原理(Ab initio)和密度泛函计算方法(DFT)对其进行结构优化和拉曼频率计算,对Na3AlF6-Al2O3二元系含和不含LiF和CaF2添加剂的两种样品进行原位升温拉曼光谱实验。结果表明:两种方法计算结果吻合较好;添加剂LiF和CaF2对Al2O3的溶解有促进作用;溶解Al2O3中的氧已转化成为Al2OF62-中的桥氧,并得到理论计算模拟结果的解释和确认。     

α钛富氧层增厚动力学模型

为了实现在工业化生产中对α钛富氧层厚度预测和控制,通过实验研究α钛富氧层在高温空气环境中的形成及增厚过程,讨论热处理温度和时间的影响作用,建立高温(750~850℃)空气环境下关于温度、时间的富氧层增厚动力学模型。结果表明:当恒温热处理温度为750~850℃时,α钛富氧层厚度x与保温时间t0.5呈正比例关系,且升高热处理温度可显著提高富氧层增厚速度。在此温度范围内,氧原子的扩散激活能约为203473 J/mol,计算曲线与实验数据吻合性较好。结合文献中已有的扩散系数方程和实验测得的富氧层厚度数据,推导得到5个富氧层增厚动力学方程,其中3个方程的计算曲线与实验数据吻合性较好,可为实际生产中预估富氧层厚度提供理论支持。     

大尺寸、高精度测量中温度误差的修正方法及其比较

为减少大尺寸检测中温度误差引起的测量误差,介绍修正测量误差的两种方法:公式计算和恒温方法。在恒温方法中,介绍如何利用MATLAB和Pro/M软件模拟来确定工件的恒温时间(以动态温度显示),以消除温度变化对测量结果的影响。并对公式计算和软件仿真两种修正方法的效果进行比较。     

第一性原理研究碳化铬的电子结构、硬度和德拜温度

采用基于第一性原理的密度泛函理论,计算了3种碳化铬的晶格常数、电子结构、弹性模量、理论硬度和德拜温度等。结果表明,Cr3C2,Cr7C3和Cr23C6的化学键均为共价键、离子键和金属键组成的混合键;Cr3C2的热力学和力学稳定性均最高;Cr3C2,Cr7C3和Cr23C6的理论硬度值分别为20.9,18.3和13.2GPa,这与近期的实验研究结果十分相近。此外,本研究预测了3种碳化铬的徳拜温度。     

金刚石单晶解理断裂的研究

本文通过实验观察和理论计算研究了金刚石单晶解理断裂现象.金刚石单晶晶面上实际的价电子密度并非简单的正比于原子密度.(110)晶面上原子分布不均匀.(110)晶面BQKJB区域内原子分布较少,原子密度低于其它晶面.(111)晶面的价电子键络分布均匀,且实际发生作用的价电子密度最大.计算和分析结果表明,金刚石单晶(111)晶面的有效价电子密度为46.212 nm-2,明显高于(110)晶面的38.542 nm-2,成为有效原子密排面.当金刚石受到外力作用时,(111)面间较弱的键相对更容易断裂,因而导致沿(111)面产生解理.这与实验观察结果相吻合.     

活性焊料Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)与GaAs基板的低温焊接

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)研究了GaAs/Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)/GaAs焊接界面的微观结构及焊接机理. 通过剪切试验测试了低温活性焊接的力学性能. 结果表明,Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)低温活性焊料能够在250℃的空气环境中润湿GaAs基板;接头界面处有化合物Ga4Ti5生成. 采用吸附理论和反应热力学方法分析了低温活性焊接机理. 结果表明,GaAs基板与Ti原子之间存在较大的化学吸附能,可能是实现润湿的重要原因;GaAs与Ti原子发生界面反应并形成界面化合物是实现焊接的主要机理. 保温时间1,30和60 min的焊接样品的抗剪强度分别是15.25,17.43和23.32 MPa,满足MIL-STD-883G-2006对芯片粘贴抗剪强度的要求.     

矿物的解理性质及表面能：各向异性的表面断裂因素

利用Materials Studio软件计算研究几种属于立方、四方、六方或单斜晶系等不同晶系的典型硫化矿、氧化矿和含氧酸盐矿物的表面断裂键性质,分析这些矿物的解理特性,并建立表面断裂键密度与表面能的关系。结果表明：表面断裂键性质可以用来预测大部分矿物的解理特性,预测结果与文献报道一致。对于某种矿物,表面断裂键的密度与表面能成正比,决定系数R^2皆大于0.8,表明表面断裂键的密度大小是决定表面能的关键因素。同时,表面断裂键的数目可用来预测矿物表面的稳定性及表面原子的反应活性。     

白云石煅烧组织的转变过程

以长白山地区白云石为实验对象,在不同温度、不同时间下进行煅烧实验,通过TG和DTA等热分析手段,以及利用XRD和SEM对白云石分解前后的组织结构进行观察分析,确定了白云石分解过程及相应的组织转变过程.结果表明:长白山地区白云石中的MgO和CaO的分子比为1∶1,矿物呈隐晶质组织.热分解过程分两步完成:第一步反应:CaMg(CO3)2=CaCO3+MgO+ CO2↑,第二步反应:CaCO3=CaO+ CO2↑;最佳煅烧参数是:煅烧温度700℃,恒温时间3h.此外,在930℃下恒温煅烧3h开始形成团聚结构,白云石表面过烧活性降低.     

金属合金半固态坯料降温保温加热新工艺

提出了降温保温新的加热工艺,与传统的恒温保温加热工艺比较,降温保温加热工艺既有利于缩短加热时间,又有利于坯料加热温度场更加均匀.对ZL101半固态合金坯料进行了降温保温和恒温保温加热实验,将试件加热到560℃,最大温差为0.2℃,实验结果为降温保温工艺只需要149min,恒温保温工艺需要179min.同时,对其加热过程进行了有限元模拟,模拟结果为降温保温工艺只需要的时间为156.7min;而恒温保温工艺需要的时间为173.3min.实验结果与模拟结果具有较好地吻合.     

半导体异质结界面处Sb/As交换反应研究

利用分子束外延(MBE)技术,在GaAs衬底上生长了高质量的GaAs/GaAsSb超晶格,并通过高分辨X射线衍射(HRXRD)技术对Sb/As交换反应进行研究.实验表明,随着衬底温度的升高,Sb解吸附速度增加,在Sb束流作用下形成的GaAs/GaAsSb超晶格中的Sb含量下降.而Sb束流大小和暴露在Sb束流中的时间对GaAs/GaAsSb超晶格中的Sb含量影响很小.这说明Sb与GaAs中的As原子的交换反应仅发生在GaAs表层,Sb原子在GaAs中的扩散距离很短.     

不锈钢金属多孔材料固相烧结热变形特性研究

烧结工艺对多孔材料性能有很大的影响,为了获得最佳的力学性能和需要的零件形状,有必要对烧结的热变形过程进行研究。基于SVOS粘塑性本构模型采用热力耦合计算不锈钢多孔材料在烧结过程中宏观变形。通过自由烧结实验和弯曲实验,使用4阶Gauss函数对烧结应力、体积和剪切粘度等模型参数进行了拟合。讨论了相对密度、线性收缩率等随烧结时间和温度的变化规律。结果表明：模拟过程与实验相符得较好,验证了模型的合理性。不同升温速率下,材料的线性收缩曲线变化不大,因此,升温速率对烧结过程影响较小。升温速率对计算时间影响比较大,升温速率很慢或很快时,计算不容易收敛,计算时间比较长。对模压生坯零件的烧结模拟表明,由于初始密度分布不均匀性导致最终密度分布的不均匀,但是密度变化范围不大。     

Al-Mg-Si合金中U1和U2相的原子成键与性能

应用EET理论和改进的TFD理论对Al-Mg-Si合金时效过程中析出的U1与U2相的原子成键和结合能进行计算。结果表明:两相晶胞中最强键和次强键都是Al—Si键,其键络比基体Al晶胞中的最强键络都强得多;两析出相晶胞中都以较强的Al—Si键构成主要键络骨架结构,起到增强基体键络强度、强化合金的作用。由于析出相U1比析出相U2具有更强的Al—Si键络结构,且结合能较大,因此,相对U2相来说,U1相更稳定。计算结果还表明:(001)Al//(110)U1相界面处电荷保持连续且连续性较好,界面应变能较低,界面较稳定;界面(001)Al//(010)U2处的面电荷密度偏离连续条件,因此在此界面处,应力较大,界面原子键匹配较差,界面储能(应变能)较高,容易成为新相形核、长大和裂纹萌生的地方。     

不同晶型氢氧化铝的反应活性与微观键力分析

根据实验晶格参数构建3种不同类型氢氧化铝--三水铝石、拜耳石及诺耳石的晶体结构模型,基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)方法,用CASTEP程序分别对各研究体系进行几何优化,计算各体系的总能量、电子结构、原子布居和键布居数.计算结果表明:在原子类型和数目相同的条件下,三水铝石总能量最低,即最稳定;GGA-PW91基组的能量效应最高,在相同计算精度下,计算结果更收敛;GGA-PW91及LDA-CA-PZ基组水平的能带结构和态密度的计算结果表明,3种氢氧化铝晶体能隙的最低值差别不明显,但三水铝石能隙的最高值比其他2种的低,从侧面反映了三水铝石的反应活性可能稍高;布居分析结果表明,三水铝石的H-O键和Al-O键的布居数最小,说明三水铝石较拜耳石和诺耳石H-O键和Al-O键的结合力最小,理论上三水铝石更有利于煅烧成氧化铝.     

微波烧结ZrO_(2(n))/Al_2O_3复合陶瓷工艺与组织

以纳米ZrO2、微米Al2O3为原料,采用微波烧结方式制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷。探讨了烧结温度和保温时间对试样线收缩率、相对体积密度、硬度和断裂韧性的影响。结果表明,烧结温度1550℃,保温时间10 min,可得到较高的硬度(13 350 MPa)和较好的断裂韧度(6.41 MPa.m1/2),烧结过程中发生了m-ZrO2转变为t-ZrO2相变,nano-ZrO2的加入使Al2O3形成內晶型结构;试样的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂并存;ZrO/AlO复合陶瓷主要通过应力诱导相变和内晶型结构进行增韧。     

TB8钛合金常温压缩应力应变曲线分析

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对TB8钛合金进行了常温压缩变形试验,温度为恒温25℃,应变速率范围为0.01~10 s-1。研究了TB8合金常温下流变应力行为,对合金的常温变形机制进行初步的探讨。实验结果表明:TB8材料具有明显的应变速率敏感性,并得到固溶态TB8材料的数学模型。模型计算结果和实验结果显示,该模型可以较好地预测固溶态TB8材料在冷变形时的塑性流动应力。     

MoSi2价电子结构分析及结合能计算

根据固体与分子经验电子理论,通过键距差(BLD)方法,计算了金属间化合物MoSi2的价电子结构和理论结合能。结果表明,MoSi2理论结合能为1 677.1 kJ/mol,与实验值吻合。由于Si原子偏移,沿〈001〉方向分布的Si—Si原子键共价电子数最多,nD=0.402 04。MoSi2晶体中含有较高密度的晶格电子,使MoSi2具有良好的导电性。MoSi2晶体中键络分布不均匀性是导致晶体脆性的主要原因。