AuCuI（A8AuA4Cu）化合物无序化路径跟踪的原子移动新机制

以由AAu8和ACu4干基因组成的AuCuI（AAu Cu8 A4）化合物的无序化实验路径为例,介绍了3个发现和1个方法。发现AuCuI（AAuCu8A4）化合物抗拒温度变化保持结构稳定性的能力归因于AAu8和ACu4基因的势阱深度远超过其振动能,这导致其无序化实验路径是亚平衡的;发现AuCuI（AAu Cu8 A4）适应温度变化改变结构的原子移动新机制是合金基因的＂共振激活-同步交换＂机制,这导致无序化是非均匀性和递次性的亚平衡转变;发现无序化过程中存在跳变有序度,导致存在跳变温度和升温速度增加跳变温度降低的＂逆反效应＂,即所谓的＂Retro效应＂。采用实验混合焓路径法,建立了一整套亚平衡全息网络路径图。     

Au-Ni合金中组元的平均原子体积和偏摩尔体积的关系

在系统合金科学框架中建立有关无序合金的平均摩尔性质（体积和势能）的函数。通过对这些函数进行推导,可以得到平均摩尔体积函数、偏摩尔体积函数及派生出与成分相关的函数。在组元的偏摩尔性质和平均摩尔性质之间的普适方程、差分方程、在偏摩尔性质和平均摩尔性质之间不同参数的约束方程和普适的Gibbs-Duhem公式。可以证明从合金平均摩尔性质的不同函数计算的偏摩尔性质是相等的,但总体来说偏摩尔性质不等于给定组元的平均摩尔性质,即偏摩尔性质不能代表相应组元的摩尔性质。通过计算Au-Ni系中组元的偏摩尔体积和平均原子体积以及合金的平均原子体积,证明所建立的公式和函数的正确性。     

以无序合金的实验数据为基础的Au3Cu,AuCu3,AuCuⅠ和AuCuⅡ的特征原子占据图

根据无序Au1-xCux合金的实验生成热和晶格常数得到只考虑近邻原子组态的特征原子的势能、体积和电子结构,计算L12-Au3Cu,L12-AuCu3和L10-AuCu化合物的特征原子占据(CAO)图、电子结构、能量和体积性质.Johasson-Linde(J-L)模型的CAO图表明,AuCuⅠ-AuCuⅡ转变是一个放热且体积缩小的反应,但正好与实验现象相反.根据Guymont-Feutelais-Legendre(G-F-L)模型的CAO图,AuCuⅡ晶胞由两个周期反相(PAD)的AuCuⅠ区域和两个PAD边界区域组成;从G-F-L模型的CAO图得出的公式可用来计算PAD AuCuⅠ区域和PAD边界区域的能量性质、体积性质和有序度及AuCuⅡ相的平均性质,计算结果与实验现象相吻合.     

FP-SSA框架中Au_3Cu型有序合金相的特征原子势能配分函数

介绍以第一原理合金电子理论为基础的系统合金科学(FP-SSA)框架中Au3Cu型有序合金的特征原子势能(CAPE)配分函数。主要创新内容如下:以基本原子团{AiA u·[(I-i)Au,iCu]}和{AiC u·[(I-i)Au,iCu]}序列的中心特征原子Ai Au和AiC u为结构单元序列,替代原子对和原子团,建立了合金相的特征原子排列模型;以配位原子团[(I-i)Au,iCu]对作用于特征原子势场影响的方式替代原子对能量相互作用和原子团能量相互作用方式,以特征原子势能能级代替原子对能级和原子团能级,建立了合金相的特征原子势能相加定律,计算合金相及其组元的平均势能;在特征原子排列的简并因数与特征原子势能能级一致的条件下建立CAPE配分函数和计算组态熵。此函数揭示了当今流行的固溶体理论的不足之处,为建立特征Gibbs能配分函数奠定了基础。     

Thermodynamic properties of stable and metastable phases of Pt metal

Isometric heat capacity cv and isobaric heat capacity cp of Pt with stable and metastable phases were calculated by using pure element systematic theory. These results are in excellent agreement with of SGTE (Scientific Group Thermodata Europe) database and JANAF (Joint Army-Navy-Air Force) experimental values. The calculation results of cv and cp of Pt metal in natural state are in good agreement with those calculated by FP(first-principles) method. It is found that the electron devotion to heat capacity is important to adjust in OA(one-atom) method while calculating heat capacity. The full information about thermodynamic properties of Pt metal with stable and metastable phases, such as entropy(S), enthalpy(H) and Gibbs energy(G) were calculated from 0 K to random temperature. The results are in good agreement with JANAF experimental value. In contrast to SGTE database, the thermodynamic properties from 0 K to 298.15 K are implemented.     

金属材料系统科学框架

在思维方式上从局部分析式思维向整体系统式思维转变，在方法学上由分解－－分析向分析－－综合式转变，把材料的微观与宏观整体地联系起来，即实现原子结构（或电子结构）、相结构、组织结构和性质的理论大综合，建立材料信息科学和材料计算机设计科学，发展先进制备和应用科学，将是21世纪材料科学的最大任务。     

Au－Cu合金的微观结构和性质

依据建立在统计热力学和金属电子理论基础上的合金综合理论──合金相的特征晶体理论，对Ａｕ－Ｃｕ合金的微观结构和性质进行了研究．确定了特征性质（势能和体积）的相互作用方程，各特征原子的电子结构及演变特点；计算了合金的形成热、混合Ｇｉｂｂｓ自由能和晶格常数随成分的变化．这些性质的理论值和实验值符合很好。     

贵金属Cu、Ag、Au的电子结构和物理性质

由纯金属单原子理论(OA)确定了面心立方结构(FCC)贵金属Cu、Ag、Au的电子结构依次为[Ar](3dn)5.58(3dc)4.21(4sc)0.23(4sf)0.98、[Kr](4dn)4.87(4dc)4.56(5sc)0.66(5sf)0.91、[Xe](5dn)4.20(5dc)4.90(6sc)1.57(6sf)0.33,并确定了Cu、Ag、Au的密排六方结构(HCP)和体心立方结构(BCC)两种初态特征晶体和初态液体的电子结构。根据自然态的电子结构定性解释了熔点、拉伸强度、维氏硬度、体弹性模量、电导和热导率物理性质差异与电子结构的关系,定量计算了晶格常数、结合能、势能曲线及线热膨胀系数随温度的变化。根据非自然态的电子结构,定性解释了晶体结构BCC和HCP的关系。     

镍—铜等二元合金的电子结构

对合金磁性的研究是查明合金的电子结构的重要途径。历史上对于镍—铜合金磁性变化规律的研究成果一直被作为合金能带理论的重要例证,其绪论似乎已被公认。但是,仔细研究所有解释就会发现并非完全相同,与实验事实也并不符合。本文将几种解释的观点概括为几种模型,并以能带结构表示式进行描述和分析,在此基础上导出了与实验结果比较符合的模型和相应的能带结构表示式。本文还将此能带结构表示式扩充到整个浓度范围内,得到了镍—铜合金能带结构的完整演变关系式: Ni(3d↓)~5(3d↑)~(4.4)4S~(0.6)—→Ni(3d↓)~5(3d↑)~(4.4 α) (Ni-Cu)4S~(0.6(1-α) α2) Cu(3d↓)~5(3d↑)~5—→(Cu-Ni)(3d↓)~5(3d↑)~54S~α对于镍—锌,镍—铝,镍—锡和镍—锑等镍基合金在低浓度范围内的能带结构表示式进行了初步的探讨,并导出了镍原子平均磁距与上述合金元素含量的简单关系式——斯累特公式:p(Ni)=0.6-nα并对此公式的应用范围作了必要的说明。     

金属钨的电子结构及物理性质的确定

依据新发展的金属价键理论确定金属钨的电子结构为［Ｘｅ］（５ｄ￣ｃ）￣５．１６（６ｓ￣ｃ）￣０．２５（６ｓ￣ｆ）￣０．５９，计算了它的结合能、晶格常数、体弹性模量、线热膨胀系数随温度的变化。计算结果与实际值符合较好。