第一性原理研究Re的热力学性质

基于准谐Debye-Grüneisen模型,运用第一性原理缀加投影平面波方法研究了Re的热力学性质,拟合了Re的状态方程,计算了Re不同压强下弹性模量、吉布斯自由能、焓、熵、热容和体膨胀系数随温度的变化关系。结果表明:采用八阶Birch-Murnaghan方程拟合得到的Re压强-体积曲线与实验测量结果吻合较好;计算的零压下吉布斯自由能、焓、熵、热容和体膨胀系数随温度的变化均与实验值符合较好;在零压,50、100、150和200GPa压强下,Re的弹性模量和吉布斯自由能随温度升高而减小;焓、熵随温度升高而增加;Re的电子等容热容随温度线性增加,晶格振动等容热容在低温下符合3T幂次规律并随温度增加而迅速增大,且在高温时逐渐接近Dulong-Petit极限;预测的德拜温度约为430K,与实验结果一致。     

fcc, hcp和bcc结构Au的原子状态及物理性质随温度的变化关系

结合纯金属单原子(OA)理论和Debye-Grüneisen模型,采用CALPHAD方法确定的晶格稳定参数,研究了SGTE纯单质数据库中fcc,hcp和bcc结构Au的原子状态、原子势能、原子动能、原子体积、体弹性模量和热膨胀系数等物理性质随温度的变化关系。结果表明:OA理论得到的fcc-Au电子结构中的共价d电子数最少,从而导致fcc-Au具有最大的单键半径以及最大的原子体积;温度上升过程中,3种结构的原子单键半径大小顺序为:fcc>bcc>hcp,导致相应的原子体积大小顺序为:fcc>bcc>hcp;3种晶体结构原子势能大小顺序为:fcc相似文献   

fcc-,亚稳hcp-和bcc-Cu的原子状态及物理性质随温度的变化关系

结合纯金属单原子(OA)理论和Debye-Gruneisen模型,采用CALPHAD方法确定的晶格稳定参数,研究了 SGTE纯单质数据库中fcc-,hcp-和bcc-Cu的原子状态及物理性质(原子势能、原子动能、原子体积、体弹性模量和热膨胀系数等)随温度的变化关系．结果表明:电子结构计算结果与第一原理方法非常接近． 3种晶体结构的电子结构差别不大,单键半径非常接近．原子体积顺序为:Va(bcc)>Va(hcp)>Va(fcc);共价电子浓度顺序为:nc(fcc)>nc(hcp)>nc(bcc);原子势能大小顺序为:εp(fcc)<εp(hcp)<εp(bcc);晶格稳定性顺序为:△G(fcc)>△G(hcp)>△G(bcc)．原子动能随温度的增加幅度约为势能的3-4倍．     

Mg—Pr二元体系热力学优化（1）

相图热力学优化是材料设计理论和方法最重要的组成部分，是新材料的开发和应用的重要依据之一。相图计算即CALPHAD技术，主要是依据化学热力学原理和基本关系，计算热力学体系的平衡性质。一个物质体系的热力学特征函数确定以后，这个物质体系的全部热力学性质都可以计算出来，其中包括相图。镁合金是最轻的一种金属结构材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子工业等许多领域。镁-镨合金作为镁合金的一种，也具有非常广阔的应用前景。本工作采用瑞典皇家工学院开发的相平衡计算软件Thermo—Calc系统，利用CALPHAD技术，通过选择或建立合理的热力学模型，将相图和热力学数据联系起来，对镁-镨二元合金体系相图和热力学数据进行热力学优化和评估，获得自洽的Mg—Pr体系的热力学描述即体系中所有物相，包括溶体相和金属问化合物的Gibbs自由能，为相关材料的设计和工艺制定服务。     

冶金熔渣热力学性质的SReS模型

通过对正规溶液模型的修正，并引入ＣＡＬＰＨＡＤ技术，构成了物理意义明确和数学形式简洁的冶金熔渣正规（ＳＲｅＳ）模型，这上是ＳＥＬＦ－ＳＲｅＭ模型的一咎发展，应用ＳＲｅＳ模型对若干硅酸盐，两性化合物以及简单离子二元熔体的热力学性质进行了计算，所得结果比正规溶液模型能更好地符合实验事实 。     

几种铝化合物的热力学性质

结合作者的量热测定结果和前人的工作，研究了氧化铝工业中最常见的几种铝化合物如α－Ａｌ２Ｏ３，γ－Ａｌ２Ｏ３，三水铝石一水软铝石和一水硬铝石的基本热力学性质：标准生成焓、标准熵、标准生成Ｇｉｂｂｓ自由能和热容，得到了可靠，自洽的结果。     

液态Ni－Fe合金的超过冷与热力学性质

采用熔融玻璃净化法使液态Ｎｉ－１０％Ｆｅ和Ｎｉ－３５％Ｆｅ合金过冷度分别达到３７１（０．９０△Ｔ＿ｈ）和３４３Ｋ（０．９１△Ｔ＿ｈ）．实验测得其超过冷临界过冷度△Ｔｈ分别为４１３和３７６Ｋ．根据超过冷的定义导出一种测定深过冷熔体平均比热容的方法，从而得到两种深过冷合金的比热容为４１．０和４０．７Ｊ／（ｍｏｌ·Ｋ）．据此对快速凝固过程中的焓变△Ｈ＿（ＬＳ），熵变△Ｓ＿（ＬＳ），相变驱动力△Ｇ＿（ＬＳ）以及晶体形核率Ⅰ进行了理论计算．发现尽管过冷度超过了０．２Ｔ＿Ｌ，液态合金仍然发生异质形核．     

Mg-Pr二元体系热力学优化（2）

相图热力学优化是材料设计理论和方法最重要的组成部分，是新材料的开发和应用的重要依据之一。相图计算即CALPHAD技术，主要是依据化学热力学原理和基本关系，计算热力学体系的平衡性质。一个物质体系的热力学特征函数确定以后，这个物质体系的全部热力学性质都可以计算出来，其中包括相图。镁合金是最轻的一种金属结构材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子工业等许多领域。镁一镨合金作为镁合金的一种，也具有非常广阔的应用前景。本工作采用瑞典皇家工学院开发的相平衡计算软件Thermo-Calc系统，利用CALPHAD技术，通过选择或建立合理的热力学模型，将相图和热力学数据联系起来，对镁-镨二元合金体系相图和热力学数据进行热力学优化和评估，获得自洽的Mg-Pr体系的热力学描述即体系中所有物相，包括溶体相和金属间化合物的Gibbs自由能，为相关材料的设计和工艺制定服务。     

W热力学性质和弹性性质的第一性原理研究

使用第一性原理方法结合准谐近似理论研究了立方结构钨的热力学性质,包括平衡体积V、体弹模量B0、线膨胀系数α、熵S、振动自由能F、等压热容CP和等容热容CV随温度的变化关系。在计算体系的线膨胀系数、熵、振动自由能、等压热容和等容热容时考虑了热电子和热振动对自由能的贡献。计算结果表明：考虑热电子对自由能贡献后得到的线膨胀系数、熵、振动自由能和等压热容在0~2000 K范围内均与实验值符合较好。在得到平衡体积随温度变化的基础上,计算了钨立方结构的弹性性质,得到了弹性常数、体积模量、剪切模量和杨氏模量随温度的变化关系,所得结果与实验测量值符合较好     

Sn—Sb合金的热力学性质研究

本文在自行研制的测定蒸气压装置上，测定了９个不同成分的Ｓｎ－Ｓｂ合金在９２３，１０２３，１１２３Ｋ时Ｓｂ的活度．据此回归得到了Ｓｎ－Ｓｂ合金在９２３－１１２３Ｋ内ｌｎ＿（γＳｂ）、和Ｘ＿（Ｓｂ）关系的经验式，并根据Ｇｉｂｂｓ－Ｄｕｈｅｍ方程获得了ｌｎ＿（γＳｎ）和Ｘ＿（Ｓｂ）的关系式．结果表明：在９２３－１１２３Ｋ内Ｓｎ－Ｓｂ合金在整个浓度范围内较为接近规则溶液，同时仍为对理想溶液具有较大负偏差的实际溶液．     

紫铜-黄铜搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

研究了紫铜和黄铜搅拌摩擦焊接的可行性,对焊接接头的金相组织进行了分析,并通过拉伸实验、硬度分析、弯曲实验,对接头的性能进行了验证.结果表明:紫铜-黄铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能,可获得与母材等强度的搅拌摩擦焊接接头.焊合区在热力偶合作用下获得动态再结晶组织,接头黄铜一侧热影响区沿厚度方向上下不同,下侧可分为再结晶区、不完全再结晶区、动态回复区;上侧出现明显的偏析现象;接头紫铜一侧热影响区出现明显的须状组织,并有晶粒微溶的迹象.     

腐蚀过程中青铜析出还原铜晶粒的机理

采用循环伏安法(CV)研究了青铜在模拟土壤介质中的电化学行为. 对循环伏安谱中氧化过程及还原峰电位下的腐蚀产物进行了X射线衍射检测. 结果表明, 氧化过程为生成有害锈(CuCl)的反应, 还原过程为CuCl还原成纯铜的反应. 用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了纯铜晶粒及腐蚀界面的形貌特征, 在实验室条件下模拟了纯铜晶粒在青铜文物表面的析出过程, 通过延长还原时间CuCl可全部被还原成纯铜, 其生成条件在土壤中也具备, 这为除去青铜文物上的有害锈(CuCl)提供了理论和实验依据.     

Cu对Mg-Zn-Ca合金非晶形成能力与力学性能的影响

采用铜模造制备直径为3 mm的Mg70-xZn25Ca5Cux(x=1,2,3.5,5)系列合金.分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRO)、力学性能试验装置研究合金的显微组织、相组成和铸态样品的压缩性能,并对断日形貌进行分析.结果表明:Mg69Zn25Ca5Cu1可以形成直径为3 mm的非晶合金,其强度和塑性应变分别为690 MPa和1.7%.与Mg-Zn-Ca合金相比,其非晶形成能力和塑性应变均有提高.同时这也是目前在直径大于2 mm的Mg基非晶合金中所发现的最大塑性应变量.     

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。     

Cu含量对铝基钎料性能的影响

试验选用Al-1 1Si-0.3Cu、Al-11Si-4Cu和Al-11Si-1OCu三种铝基钎料,利用SDTQ600型差示扫描量热仪、Phillips X'Pert型X射线衍射仪和OLYMPUS型光学显微镜等分析Cu含量对钎料性能的影响.研究表明,三种钎料的基本组织为:基体α(Al)、共晶硅(α+Si)和少量初生硅;随着Cu含量的增加,Cu与Al之间形成的金属间化合物相的含量增加,钎料硬度随之增加.钎料熔化特性曲线表明,增加Cu含量能有效降低钎料的熔点,并使钎料凝固温度区间变窄.腐蚀试验表明随Cu含量的增加钎料腐蚀率增加.钎料的铺展面积受Cu饱和程度的影响,当Cu含量低于其在Al中溶解度时,随Cu含量增加,铺展面积增大;反之,铺展面积减小.     

Influence of temperature conditions on grain refinement of pure Cu solidified with low-voltage pulsed magnetic field

The influence of temperature conditions on the grain refinement of pure Cu solidified with low-voltage pulsed magnetic field (LVPMF) was investigated. With the pouring temperature (T_p) and mould temperature (T_m) increasing, the solidified microstructure of pure Cu was gradually changed from fine equiaxed grains to coarse columnar grains and then to the mixed structure of coarse equiaxed grains and columnar grains. Little change was observed from the microstructure of pure Cu solidified with and without LVPMF for the low T_p and T_m. But for the high T_p and T_m, applying LVPFM remarkably reduced the coarse columnar grains and obtained fine equiaxed grains. The grain refinement by LVPFM is considered to be caused by the electromagnetic flow. The smaller cooling rate resulted by higher T_p and T_m offers much acting time for LVPMF and thus better grain refinement can be achieved.     

时效时间对Cu/In-Sn-2.5Ag/Cu焊点组织形貌及剪切性能的影响

研究了Cu/In-Sn-2.5Ag/Cu复合钎料焊点在125℃时效不同时间后的微观组织和剪切性能.结果表明:随着时效时间的延长,Cu/In-Sn-2.5Ag/Cu焊点界面金属间化合物(IMCs)层厚度呈现增加的趋势,焊点界面IMCs层组织先生成Cu6(In,Sn)5相,同时焊点中生成少量的Ag9In4相,随着时效时间的...     

铜器的表面着色研究(上)

研究钢及其合金表面着色过程的规律和基本原理,对铜及其合金表面着色的化学反应机理也进行了相应的探讨。     

Cu／Mo／Cu爆炸复合界面组织特征

用爆炸复合的方法,试制出了Cu/Mo/Cu板材。用光学显微镜和扫描电镜研究了其界面组织特征;并利用显微硬度考察了界面附近硬度及界面附近的形变特点。结果表明：Cu/Mo/Cu复合材具有波形结合面和平直结合面;波形界面存在熔区,其熔区的显微硬度高于Cu基体而低于Mo基体。     

层错能对冷轧超细晶铜及铜铝合金力学性能的影响(英文)

在液氮温度下(77K)采用冷轧技术制备层错能分别为78、35和7mJ/m2的铜、Cu-2.2%Al和Cu-4.5%Al铜合金。X射线衍射分析表明,冷轧后样品的晶粒尺寸随着层错能的降低而降低,但微观应变、位错密度和孪晶密度则升高。室温拉伸实验表明,随着层错能的降低,铜合金的强度和塑性呈增加,说明降低层错能是一种能够同时提高冷轧铜合金强度和塑性的方法。