第一性原理计算fcc-Nb1-xSixN的调幅分解

通过第一性原理计算方法计算了三元固溶体fce-Nb1-xSixN的总能,在此基础上计算了其分离能和调幅分解线.结果表明,fcc-Nb1-xSixN是亚稳相,能经调幅分解机制分解为fcc-NbN和fcc-SiN.组元相形成的应变能小于分离能,不会抑制fcc-Nb1-xSixN的共格调幅分解.fcc-Nb1-xSixN的Si含量为渗透阈值时不会发生调幅分解.fcc-SiN可能较快转变为β-Si3N4,从而抑制fcc-Nb1-xSixN的共格调幅分解.     

双钙钛矿Sr_2Fe_(1-x)Cr_xMoO_6电子结构与磁学性质的第一性原理研究

利用第一性原理系统计算了Sr2Fe1-x CrxMoO6体系中不同Cr含量(x=0,1/3,0.5和1)所对应Sr2Fe1-xCrxMoO6晶胞结构的电子结构和磁学性质。计算结果表明,体系的晶格常数、总磁矩及Fe离子磁矩由于Cr掺杂而降低,晶格发生畸变,并发现当Cr掺杂含量增加至0.5时自旋向上费米面附近态密度明显增加,超胞呈金属性,但Sr2Fe1-xCrxMoO6(x=0,1/3,0.5和1)仍保持半金属性。得出的计算结果与现有的实验和理论值吻合较好,该结果为其材料的进一步实际应用提供了理论依据。     

CdSexTe1-x薄膜的制备及其XPS表征

本文采用真空蒸发法在CdTe粉末中按不同比例掺入CdSe粉末,选择合适的工艺条件,在玻璃衬底上制备了性能稳定的CdSex Te1-x三元化合物薄膜。利用XRD、紫外-可见分光光度计、XPS对薄膜的结构、光学性能、组成成分等进行了表征。XRD测试结果表明,薄膜均为立方闪锌矿结构的CdSex Te1-x三元化合物,并沿(111)晶面择优生长,晶格常数随x值增大而减小;透射光谱表明薄膜的吸收限随x值增大先向长波方向移动,x=0.64时达到最大值,然后向短波方向移动;XPS分析表明,薄膜的主要成分为CdSex Te1-x三元化合物,随着x值增大,Se、Te、Cd三种元素的特征峰均向高结合能方向偏移。     

纳米Ce1-x(Eu0.5La0.5)xO2固溶体对Mg2Ni合金储氢性能催化作用研究

采用水热法合成纳米Ce1-x(Eu0.5La0.5)xO2(x=0、0.04)固溶体,系统研究固溶体在球磨条件下对Mg2Ni合金储氢性能的催化作用。XRD结果表明,随着Ce1-x(Eu0.5La0.5)xO2添加量的增大及球磨时间的延长,样品的非晶纳米晶含量增加;SEM结果显示,催化剂均匀分布在合金表面,随着球磨时间延长,团聚现象减少;催化剂对球磨样品的活性、最大放电容量和高倍率放电性能均有良好的催化作用,掺杂固溶体比纯CeO2具有更好的催化活性。     

Bi2MoxW1-xO6固溶体的水热合成、表征及光催化性能

采用水热法成功合成了一系列Bi2MoxW1-x O6(x=0~1)固溶体,通过XRD、DRS、FT-IR等方法对合成产物进行了表征。随着产物中Mo含量的增加,XRD图谱位于2θ=33°、47°、56°处的峰逐渐发生分裂,I(131)/I(200)比值先逐渐增大后缓慢降低;红外光谱的金属-氧键的振动频率由821 cm-1逐渐蓝移至842 cm-1。表明生成了互溶的固溶体;借助DRS测得样品的带隙分别为2.75、2.55、2.50、2.45、2.59、2.63 eV(x=0、0.25、0.50、0.75、0.9、1)。可见光下,以罗丹明B为目标降解物进行了合成产物的光催化性能测试。结果显示:Bi2Mo0.75W0.25O6固溶体的光催化活性最高。固溶体特殊的结构和较窄的带隙是影响光催化效果的主要因素。     

正交FeH5结构、力学和电子性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)对在300 GPa下正交Cmca-FeH_5晶体的结构、力学及结构电子特性进行理论研究。获得了Cmca-FeH_5的晶格常数和键长,计算结果与之前的理论数据相符合;计算分析了其能带结构和电子态密度,表明压强为300 GPa时Cmca-FeH_5呈弱金属性;采用能量-应变(E-S)和应力-应变(S-S)两种计算方法得到了Cmca-FeH_5的单晶独立弹性常数C_(ij)和s_(ij)以及其多晶弹性模量等值。分析发现在300 GPa下Cmca-FeH_5是力学稳定的且呈韧性。通过对Cmca-FeH_5的各向异性因子、杨氏模量和线性压缩系数的三维立体图像的分析,说明其具有弹性各向异性。在压强300 GPa时Cmca-FeH_5的德拜温度值相对较高,其原子之间的键合能力较强。     

(1-x)Pb(Fe2/3W1/3)O3-xPb(Mg1/2W1/2)O3多铁性材料的有序结构及磁性能

以无机盐为前驱体,利用溶胶-凝胶法固溶合成了(1-x)Pb(Fe2/3W1/3)O3-xPb(Mg1/2W1/2)O3多铁性固溶体.XRD分析表明,在0≤x≤1.0的掺杂范围内,700℃煅烧所得产物都具有钙钛矿结构;x=0时得到的纯Pb(Fe2/3W1/3)O3为长程无序结构,x=1.0时可获得完全有序的纯Pb(Mg1/2W1/2)O3相,其单胞为Pb(Fe2/3W1/3)O3单胞的2倍;当0相似文献   

高温化学气相沉积TiC/Ti(CxN1-x)/TiN层的组织结构及摩擦磨损性能

Ti(CxN1-x)涂层具有硬度大、强度高、耐磨等性能,而目前采用化学气相沉积法在不锈钢表面制备Ti(CxN1-x)多层涂层的报道较少。用高温化学气相沉积法在316L不锈钢表面分别制备了TiN单层涂层和TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层,比较分析了2种涂层的显微形貌、相结构、硬度、界面结合力及耐磨性能。结果表明:TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层结构致密,厚约10μm;TiN单层及TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层均提高了316L不锈钢的硬度、耐磨性;与TiN单层涂层相比,TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层的显微硬度和界面结合力更好,摩擦系数更低,磨损量更小,耐磨减摩性能更好;2种涂层的磨损破坏机制较一致,主要为磨粒磨损和摩擦氧化。     

介孔介晶Ce1-xSmxO2固溶体的合成及其催化性能研究

以乙酸盐为原料,三嵌段共聚物P123为模板,采用溶剂诱导自组装法(EISA)合成介孔介晶Ce1-x-Smx O2固溶体。利用X射线衍射、N2吸-脱附、X射线光电子能谱和氢气-程序升温还原等测试手段对样品的形貌和结构进行了表征。结果表明:样品属于立方萤石结构,平均颗粒尺寸为7.65nm,孔径分布在2.0～3.8nm之间,平均比表面积为96m2/g。介孔介晶Ce1-x Smx O2材料对亚甲基蓝模拟染料废水具有良好的脱色能力,在反应120min时脱色率基本超过70%。     

Heusler合金Co2MnAl1-xGex的电子结构、磁性和半金属性

基于密度泛函理论(DFT),使用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)研究了Heusler合金Co2MnAl1-xGex(x=0、0.25、0.5、0.75、1)的磁性和电子结构。随着掺杂浓度x的增加,合金的晶格常数和磁矩都线性增加,分别很好地满足Vegard和S-P规律。对于整个合金系列,随x的增加,自旋向下带带隙宽度略有减少,费米面向高能移动。由于Co2MnAl0.5Ge0.5合金的费米面恰好居于其自旋向下带带隙中部,此时合金具有最好的半金属稳定性,预期在磁隧道结器件中能实现高的自旋极化率。     

颗粒弥散和核-壳共存的TiCN基金属陶瓷的制备

为了制备具有良好综合力学性能的TiCN基金属陶瓷，研究了烧结温度对TiCN-HfN陶瓷微观结构和力学性能的影响，构建了颗粒弥散和核-壳共存的微观结构模型，揭示了材料的致密化机制、增硬机制、增韧补强机制。结果表明:在1 500℃下所制备的TiCN-HfN材料具有颗粒弥散与核-壳共存的微观结构，其中弥散的颗粒为HfN，核为TiCN，壳主要为(Ti, Hf, Mo)CN固溶体；材料具有较好的性能，其相对密度为99.7%、硬度为20.6 GPa、抗弯强度为1 682.5 MPa、断裂韧度为8.5 MPa·m1/2；其致密化机制主要为颗粒和金属液相填充到烧结颈实现致密化，增硬机制主要为致密化和颗粒钉扎强化增硬，增韧补强机制主要为颗粒弥散和颗粒钉扎增韧、骨架结构和颗粒钉扎增强。      

CoSb_2结构5d过渡金属二氮化物力学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论平面波赝势的第一性原理方法,对具有CoSb2结构5d过渡金属二氮化物TMN2(TM=Hf、Ta、w、Re、Os、Ir、Pt、Au)的晶格常数、电子结构和力学性能进行了计算.计算结果表明,对于该结构的二氮化物,除AuN2外,均同时满足热力学和机械稳定性标准;其中OsN2具有最高的体弹性模量和剪切模量分别为418和257GPa;态密度分析表明,过渡金属原子的5d轨道与氮原子的2p轨道之间发生了强烈的杂化现象,二者之间形成了较强共价键.     

Y_(1-x)Sr_xMnO_3陶瓷的制备及相关系

采用固相化学反应方法制备了Y(1-x)SrxMnO3体系的系列样品。利用X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了Y(1-x)SrxMnO3体系样品的形貌、相关系和固溶区范围。结果表明,多次研磨和烧结是制备样品的必要条件。采用Rietveld结构精修的方法研究了不同掺杂量对晶体结构的影响。研究表明,晶胞参数a(b)、c和V与掺杂量基本呈现规律性变化,空间群为P63cm单相的固溶区范围大约为x=0～0.04。     

空位对Hf-Ta-C体系的结构、力学性质及电子性质影响的第一性原理研究

本研究理论预测了三元Hf-Ta-C空位有序结构以及空位对力学性质的影响.采用第一性原理进化晶体结构预测软件USPEX,预测得到了5种热力学稳定和3种亚稳的(Hf,Ta)C1–x空位有序结构,这些结构都属于岩盐结构.采用第一性原理方法,计算了(Hf,Ta)C1–x空位有序结构的力学性质,并分析了力学性质随空位浓度的变化....     

第一性原理在固溶体研究中的应用现状

材料工程中广泛应用的材料很大一部分是固溶体材料,固溶体掺杂元素的不同将导致其力学、电学、热学、磁学等性能以及化学性质的变化。通过第一性原理模拟计算可以快速优选掺杂方式,优化固溶体的性质,获得综合性能优越的固溶体。简单介绍了第一性原理在固溶体研究中的研究方法,主要综述了第一性原理在固溶体电子结构、稳定性、弹性常数、热力学和堆垛层错能量的应用现状。总结了第一性原理在固溶体研究中存在的问题,并提出了展望。     

Determination of elastic constants of titanium diboride (TiB2) from first principles using FLAPW implementation of the density functional theory

First principles computational calculations of anisotropic elastic constants of titanium diboride, TiB₂, were performed using the implementations of the Hartree–Fock (HF) method and the density functional theory (DFT). TiB₂ has hexagonal crystal structure, thus five independent elastic constants are needed to completely determine its elastic properties including polycrystalline elastic modulus, Poisson’s ratio and the elastic anisotropy of the crystal. The HF method employed molecular orbitals constructed from the linear combination of atomic orbitals (LCAO). The DFT calculations were based on the full potential linearized augmented plane wave (FLAPW) method with the generalized gradient approximation (GGA). Five independent elastic distortions of the unit cell were employed to determine the anisotropic elastic constants under the unrelaxed and relaxed configurations of Ti and B atoms in the unit cell. The calculation methods as well as the internal atomic relaxations of the elastic cell distortions were found to have a significant effect on the numerical values of elastic constants. Estimations of polycrystalline elastic constants and their comparison with the experimentally determined values were also performed. The agreement of the DFT (FLAPW) calculations including internal atomic relaxations, with the experimental data is very good. The HF calculations overestimated the elastic constants upto around 20%. Elastic anisotropy, the nature of chemical bonding and the electronic charge transfer between constituent atoms in TiB₂ have also been explored to assess the origins of high elastic stiffness of this compound.     

ab-initio Study of the properties of Ti1−x−ySixAlyN solid solution

We have studied the electronic, structural, and elastic properties of Ti_1−x−ySi_xAl_yN metastable phase, using first principles calculations based on the density functional theory. These calculations provide the lattice parameter, density of states, cohesive energy, formation energy and elastic constants, when Si and Al atoms replace Ti in the TiN lattice. The calculated values of lattice parameters and elastic constants are generally in good agreement with experiments and compare well with other theoretical results. We show that the trend followed by cohesive energy, formation energy, elastic constants is related to the electronic properties and bonding characteristics of these compounds.     

超高熔点TaxHf1-xC固溶陶瓷的制备工艺与性能研究进展

Ta_xHf_1-xC固溶陶瓷是碳化钽(TaC)和碳化铪(HfC)在一定条件下以任意比例形成的系列固溶体, 其熔点普遍在4000 K以上, 最高可达4300 K, 且硬度高、模量高、热导率低、抗高温氧化和抗烧蚀性能优异, 具备在极端热环境(>3000 K)下服役的潜力, 成为耐超高温材料领域的研究热点和前沿。本文综述了近年来Ta_xHf_1-xC固溶陶瓷在粉体合成技术、致密化工艺和机理、室温力学性能、热物理性能、抗氧化性能、抗烧蚀性能等方面所取得的研究进展, 分析了Ta_xHf_1-xC固溶陶瓷粉体不同合成技术的优劣及致密化的难点, 讨论了Ta_xHf_1-xC固溶陶瓷组成、结构和性能之间的相互关系。此外, 本文还指出了Ta_xHf_1-xC固溶陶瓷目前存在的挑战, 并对未来潜在的发展方向作了展望。     

Na3＋xZ2—xYbxSi2PO12系统的相关系电导和结晶化学

研究了 Na_(3 x)Zr_(2-x)Yb_xSi_2PO_(12)系统的相关系和电导。此系统形成有结构连续转变的固溶体,在 x=0.5和 x=0.8时分别完成从单斜至三方和从三方至四方的结构转变。电导率开始随 x 的增加而缓慢降低,至 x=0.8后剧烈下降。比较了 Na_(3 x)Zr_(2-x)Yb_xSi_2PO_(12)与 Na_3Zr_(2-x)Yb_xSi_(2-x)P_(1 x)O_(12)以及 Na_(3 x)Zr_2Si_(2 x)P_(1-x)O_(12)系统,讨论了在此类系统中影响钠离子迁移的结晶化学因素。     

Effect of Y and Zn substitution on elastic properties of 6H-type ABCBCB LPSO structure in Mg97Zn1Y2 alloy

Theoretical investigations of the effect of Y and Zn atom substitution on elastic properties of 6H-type ABCBCB LPSO structure in Mg₉₇Zn₁Y₂ alloy have been performed from density function theory. Elastic properties, including elastic constants and elastic modulus were investigated, and the influence of Y and Zn substitution were discussed in detail. Elastic anisotropies were analyzed by several methods, and the results show that the anisotropy in compression is almost negligible, whereas the anisotropy in shear is relatively large. Furthermore, the shear anisotropy becomes larger with Zn substitution than Y substitution. The electronic characteristics indicate that the Mg-Y and Mg-Zn bonds exhibit covalent feature due to hybridization, so the interactions of Mg with Y and Zn are enhanced.