铁杂质对闪锌矿表面电子结构及活化影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势法对含铁杂质闪锌矿(110)表面电子结构及铜在闪锌矿表面的吸附进行模拟.计算结果表明:铁杂质与锌原子的替换能均为负值,说明铁很容易替换闪锌表面的锌,且该替换反应对位置不敏感;铁杂质的存在导致表面能带向溶部移动,且在禁带中出现由铁3d轨道的tg和e2g构成的杂质能级,以及硫3p轨道分裂形成的Tamm表面态能级;铁杂质还改变了闪锌矿表面d态和sp态电子的分布;铁杂质的存在有利于闪锌矿表面锌原子与铜发生交换反应,但闪锌矿表面的铁不能与铜发生置换反应,从而减小闪锌矿表面与铜发生交换的总锌位,降低铜对闪锌矿的活化效果.     

空位缺陷对方铅矿电子结构及浮选行为影响的密度泛函理论

利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法,计算含有硫空位和铅空位的方铅矿的电子结构,并讨论空位缺陷对方铅矿可浮性的影响.计算结果表明,铅空位缺陷使方铅矿费米能级降低,带隙变窄;而硫空位缺陷则使方铅矿费米能级升高,带隙变宽,同时,方铅矿的半导体类型由p型变为n型.空位缺陷引起的电荷布居数变化改变晶体中电子运动的状态,从而影响方铅矿的浮选行为.     

Sr-F共掺杂对AgSnO_2电性能影响的仿真分析

采用第一性原理下的密度泛函理论,通过Materials Studio中的CASTEP模块计算Sr-F共掺杂SnO_2能带结构、态密度、差分电荷密度及电荷布居数,以研究共掺杂对改善AgSnO_2导电性能的影响。结果表明,共掺杂后的材料仍为直接带隙半导体材料;Sr的3d态与F的2p态共同作用于费米能级附近的价带部分,同时F的2p态作用于导带;使得价带顶穿过费米能级,导带底向费米能级处靠近,即禁带宽度减小,载流子由价带激发到导带所需的能量减小,使SnO_2的导电性能得到提高。     

空间结构对硫化矿物表面能带结构和电子性质的影响

采用密度泛函理论,计算方铅矿、黄铁矿和闪锌矿的体相及表面电子性质,研究表面空间结构对这3种典型硫化矿物能带结构和电子性质的影响。结果表明:表面结构弛豫导致方铅矿(100)表面带隙变大,表面电子比体相更加活跃;而黄铁矿(100)表面带隙变窄,表面显示出一定的金属性。对3种硫化矿表面原子Mulliken电荷的分析表明,闪锌矿(110)表面和方铅矿(100)表面的电子从体相向表面层转移;而黄铁矿(100)表面的电子则从表面向体相转移。对黄铁矿体相和(100)、(210)和(110)表面具有不同配位数的铁原子的态密度分析表明,铁原子配位数的减少,导致Fe 3d电子能级升高,表面态能级变大。     

杂质对黄铁矿电子性质及反应活性影响的密度泛函理论研究(英文)

采用密度泛函理论计算含有砷、硒、碲、钴或镍等杂质的黄铁矿的结构和电子性质,并采用前线轨道理论讨论含杂质黄铁矿与氧气和黄药的反应活性。杂质的存在使黄铁矿晶胞体积膨胀。钴和镍主要对费米能级附近的能带产生影响,而砷杂质主要对黄铁矿浅部和深部价带产生影响,硒和碲主要影响深部价带。电荷密度分析结果表明,所有的杂质原子都与其周围的原子形成较强的共价相互作用。前线轨道计算表明,砷、钴和镍杂质对黄铁矿的 HOMO 和 LUMO 的影响比硒和碲杂质大。此外,含砷、钴或镍的黄铁矿比含硒或碲的黄铁矿更容易被氧气氧化,而含钴或镍的黄铁矿与黄药捕收剂的作用更强。计算结果与观察到的黄铁矿实际情况相符。     

Cu掺杂对TiO_2性质影响的第一性原理研究

得到了锐钛矿TiO_2半导体的原胞结构,用Cu原子置换TiO_2原胞中的钛原子,并进行几何优化。通过对能带、态密度的分析,发现在掺杂Cu后,禁带宽度和价带均变窄,导带变宽,价带在费米能级附近出现特别的峰。掺Cu入TiO_2中不仅由Cu的3d态电子产生了杂质能级,同时引起了TiO_2的晶格畸变,光催化性能增强,光响应范围扩展至668.2 nm。     

Cr掺杂LiFePO4导电性能的第一原理研究

基于第一原理方法,由广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论计算了Cr在Fe位掺杂的LiFePO4的电子结构,分析了不同掺杂量对品胞参数,体积和费米能的影响.掺杂Cr后,系统的态密度图中费米能级移入导带;费米能级附近的价带和导带的峰强度增强;能带结构图中最低空轨道与最高占有轨道之间的能隙变窄,从LiFePO4的0.75 e...     

稀土元素掺杂AgSnO2 触头材料的第一性原理理论研究

AgSnO2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO2具有较高的热稳定性.但是,SnO2是惊种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO2触头材料的电阻较大.通过对SnO2进行掺杂,使SnO2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO2的电性能.采用第惊性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO2和掺杂SnO2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比.晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO2愌起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关.能带结构表明,稀土掺杂可使SnO2的导带向低能端惕动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小.电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大.     

稀土元素掺杂AgSnO_2触头材料的第一性原理理论研究（英文）

AgSnO_2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO_2具有较高的热稳定性。但是,SnO_2是一种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO_2触头材料的电阻较大。通过对SnO_2进行掺杂,使SnO_2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO_2的电性能。采用第一性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO_2和掺杂SnO_2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比。晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO_2引起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关。能带结构表明,稀土掺杂可使Sn O_2的导带向低能端移动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小。电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO_2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大。     

P掺杂4H-SiC超晶胞的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算本征以及P替位式掺杂,P间隙式掺杂4H-SiC的晶格常数、能带结构、态密度、载流子浓度和电导率。结果表明:P掺杂减小了4H-SiC的禁带宽度,其中P替位C原子掺杂的禁带宽度最小。替位式掺杂导致4H-SiC的费米能级进入导带,使其成为n型半导体,间隙式掺杂使4H-SiC的费米能级接近导带并在其禁带中引入杂质能级。替位式掺杂后,4H-SiC的自由电子主要存在于导带底,而间隙式掺杂4H-SiC中除了导带底外,禁带中的杂质能级也提供了自由电子,因此,电子浓度大幅度增加。掺杂4H-SiC的载流子迁移率主要由中性杂质对电子的散射决定,较本征态的大幅度降低。通过计算4种体系的电导率可知,P替位Si原子掺杂4H-SiC的电导率最大,导电性最好。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

Effect of the Error of Measurement of Current Harmonics on the Accuracy of Determination of Magnetic Characteristics

Metal Science and Heat Treatment - The effect of the error of measurement of the form of current harmonics on the accuracy of determination of weber-ampere characteristics of electrical devices is...     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.