碳纳米管超晶格结构吸附Fe原子的电子机理

为了提高碳纳米管与Fe基体之间的润湿性,构造出N掺杂有限长碳纳米管超晶格结构.第一性原理能量计算结果表明,新型超晶格结构的埋置能正向升高,结构稳定性降低,但可以显著提高外壁对Fe原子的吸附能力.差分电荷密度结果表明,掺杂体系中N原子与邻近C原子间的π键出现了畸变,使得N原子易与Fe原子发生结合.布居数和电荷转移情况表明,N原子的掺入导致Fe原子失电子能力降低,但Fe—N间共价键强度提高.超晶格结构在一定的扭转和剪切变形下仍能保持对Fe原子的吸附能力.     

凝聚系统中硼元素的扩散机制(Ⅰ)——硼在金属中的扩散

讨论硼在γFe-B系统以及GH128合金TLP扩散连接区中的扩散机制,计算了它们的扩散系数与激活能.理论计算和已有的实验结果符合很好.     

稀土—硼盐浴法多元共渗研究

本文介绍了于1984年7月完成的用盐浴浸入法,对钢铁材料进行稀土—硼盐浴多元共渗(以下简称共渗)获得强化渗层的研究成果。阐述了共渗渗层成分、组织、性能等特点。分析了共渗渗层提高使用寿命的原因。论述了共渗及稀土的催渗机理。根据余瑞璜先生经验电子理论提出了稀土原子在扩渗过程中原子半径可变及其6S电子跃迁模型;还提出了活化稀土原子,在γ—Fe中提高平衡空位浓度,形成较多的“双空位”和“原子空位团”通道的扩散模型。并根据试验数据,通过热激活扩散方程,在本试验的条件下,以一级近似计算了硼原子的扩散激活能。从而对解释稀土元素在钢中形成的强制稀固溶体的溶固强化及在渗硼过程中的催化作用有了理论根据。     

脉冲电流对一种镍基高温合金γ’相粗化行为的影响

对一种镍基高温合金进行脉冲电流处理,研究了脉冲电流与时效处理过程中γ’相的粗化行为．结果表明,与相同温度时效状态相比,脉冲电流条件下合金中γ’相的长大速率显著增加．脉冲电流下γ’相的粗化遵循Lifshitz—Slyozov—Wagner理论,与时效过程中γ’相粗化激活能相比降低64．3％．脉冲电流处理过程中,脉冲电子流加剧合金原子自身的热振动,使原子处于相对高能状态,降低合金中原子跃迁激活能;脉冲电流初期由于瞬时升温而形成热应力,提高合金中的空位浓度,加速合金中的原子扩散,促进γ’相的粗化．     

C10H18N2O4Pt结构和性质的密度泛函理论研究

C10H18N2O4Pt是奥沙利铂的一种新型的衍生物.采用密度泛函理论DFT-B3LYP方法研究C10H18N2O4Pt的全优化构型、电子结构和IR谱;6-31++G**基组用于计算非金属原子,金属原子则采用赝势基组lanl2dz计算.分析了红外振动频率并以0.96为频率校正因子对频率进行修正.根据计算可知,分子中N16和N20原子有强的亲核活性,Pt19原子有强的亲电活性,得到了C10H18N2O4Pt分子的HOMO轨道图和IR谱.这些为进一步研究C10H18N2O4Pt提供了理论依据.     

热力学在材料工程中的应用

示例简介热力学在材料工程中的应用。应用相图热力学计算了 Fe—C—N 相图580℃的等温截面,以作为 C、N 共渗处理的参考;计算了钢中α/γ平衡相界,可作双相钢及临界区热处理工艺制订的依据。以热力学方法计算了 Fe—C、Fe—x、Fe—X—C(F—Ni—C、Fe—Cr—C、Fe—Mn—C 及 Fe—高 Ni—C)和多元低合金钢,包括渗 C,N 后渗层的 M。建立了磷在奥氏体晶界偏聚的模型。分析了回火马氏体脆性的机制。以热力学判定贝氏体相变的机制,对材料的裂纹扩展和晶界断裂也作了热力学讨论。     

稀土元素在铁中合金化作用的机理分析

本文在过去所研究的稀土一硼多元共渗成果基础上,进一步讨论了稀土元素在铁中强制固溶强化的作用,找到了引起合金晶体内部状态改变和提高某些机械性能的根本原因。通过“固体与分子经验电理论”计算与分析表明:在α—Fe中固溶微量La元素,起着改变基体导带导电电子浓度的作用,使之产生了以La~+离子为中心,并包括上千个基体Fe~-离子在内的“远程极化球”,出现了迭加键力,从而提高了原子键强度。同时由于La~+的固溶,减少了其周围铁原子的共价电子对数,削弱键强度,促进空位形成,提高空位浓度,从而降低了渗入元素的扩散激活能加速了钢铁材料化学热处理过程。     

基于递归法Cu-Zr合金的强化机理及导电性

为了研究Cu-Zr合金强化机理及导电性能,采用递归法计算Cu-Zr合金电子结构,并用电子结构参数解释了合金的强化与导电机理.研究发现,在Cu基体原子中Zr原子间相互作用能为正,互相排斥形成有序相,以化合物形式从基体析出.环境敏感镶嵌能的计算结果显示,稀土元素Y从晶粒内向晶粒表面扩散,并填补在生长中的Cu晶粒表面缺陷处,阻碍晶粒长大,使晶粒细化.Y在Cu晶粒表面互相排斥形成有序相,能阻止晶界或位错的运动,使合金的强度增加.电子的偏移使合金原子带负电荷,而周围的Cu基体带正电荷,进而在合金内部产生微电场.微电场的存在对电子产生散射作用,使合金电阻增大,降低导电能力.     

钛丝与铸铁原位合成TiC颗粒扩散行为研究

采用铸造和热处理相结合的工艺,使钛丝与灰铸铁原位合成TiC颗粒增强铁基复合材料,并对TiC颗粒合成过程中的扩散问题进行研究.结果表明:复合材料相组成为TiC颗粒和毩Fe;在持续高温下碳原子不断向钛丝内部扩散,而钛原子几乎不向铁基体中扩散;反应进行的速度主要取决于C原子的扩散速度.     

乙炔基(C2H)自由基分子的电子结构研究

应用原子分子反应静力学原理和密度泛涵理论B3LYP方法,在6-311＋＋G＊＊和aug-cc-pVTZ基函数上,对乙炔基自由基C2H分子双重态和四重态的可能电子结构进行了理论计算。结果表明：C2H分子双重态存在一个线形C∞v和角形C2v稳定结构,对应电子态为2∑和2A1;四重态也有一个角形CS稳定结构,电子状态为4A″,乙炔基自由基C2H基态电子状态为2∑。计算还表明,C2H自由基的结构和能量不存在基函数的依赖性。     

基于价电子理论的Ag-Sn金属间化合物形成机理

SnAgCu焊点中的金属间化合物(intermetallic compounds,IMCs)Ag3 Sn脆性大且电阻高,对焊点可靠性具有重要影响,有必要明确其形成过程和相变机制以控制其生长.采用固体与分子经验电子理论(empirical electron theory,EET)研究Ag-Sn系统中的主要扩散元素及原子运动路径,应用自洽键距差(self-consistent bond length difference,SCBLD)法计算了Ag-Sn系统内参与反应相的价电子结构及可能形成的固溶体的结合能,根据结合能变化趋势从价电子层面描述出Ag3 Sn在焊点内部的形成过程.研究结果表明:Ag-Sn系统中的主要扩散元素为Sn,Sn原子进入Ag晶胞形成固溶体,固溶体内原子重新排布,形成结合能更高、排布更均匀的共价键,造成晶格膨胀,位于(110)晶面和面心位置的Ag原子随之向外扩张,形成了同样具有良好对称性的Ag3 Sn,与前人研究Ag-Sn系统扩散的实验结果相符.     

圆偏振光场中电离速率的研究

以Keldysh -Faisal-Reiss(KFR)的电离速率理论为基础 ,采用Yukawa函数 ,对氦原子和氙原子的电子能谱进行了计算 ,并将理论计算结果与实验结果进行了比较和分析 .结果表明 ,对于强场中稀有气体电离的电子能谱 ,此理论能够给出很好的解释和估计 ;同时对 10Hz、140fs、5 0mJ、795nm的掺钛蓝宝石激光系统驱动的圆偏振场电离 I0 =3× 10 16W /cm2 时的氪的电子能谱进行了理论计算 ,为研究基于光场感生电离的电子碰撞机制的类镍氪系统的实验奠定理论基础 .     

金属锌的电子结构及物理性质

用新发展的金属价键理论，系统分析了金属Ｚｎ的电子结构和性质，用单原子状态自洽法确定金属Ｚｎ的电子结构，计算了晶格常数，结合能及势能曲线，各种弹性模量和线膨胀系数随温度的变化。计算结果与实验值符合较好。     

化合物(ε、γ′)层在渗氮及氮碳共渗中的作用

本文作者研究了在渗氮及氮碳共渗过程中氮在化合物(ε、γ′)层和扩散层α[N]中的扩散(流)强度JiN＝-D(dc)/(dx),结果表明,在通常情况下|JεN|/|JαN|1,而|Jγ′N|/|JαN|1,当|Jγ′N|/|JαN|＜1时γ′成为扩散的薄弱环节,阻碍扩散层的发展.化合物ε具有储氮作用,而γ′具有传递氮的作用.γ′相的生成和形貌的控制成为渗氮的关键.     

纤锌矿AlN中反位和间隙点缺陷电子结构的最大局域化Wannier函数方法研究

结合第一性原理计算方法,利用最大局域化Wannier函数方法研究了纤锌矿AlN中反位和间隙点缺陷引起的电子结构变化及成键性质.研究发现:在N反位缺陷结构中,反位N原子只与[0001]方向上最近邻的N原子成键,未成键的孤对电子局域在反位N原子及其余最近邻的3个N原子附近;在Al反位缺陷中,反位Al原子与垂直于[0001]方向的底面上3个最近邻Al原子成键.研究同时发现:在反位和间隙缺陷中,N间隙对电子结构影响最小,间隙N原子与下方最近邻的3个Al原子成键;尽管Al间隙对电子结构影响最大,但间隙Al原子并不与周围原子成键.无疑,相比于传统的电子结构分析方法,最大局域化Wannier函数方法更加直观便捷,能给出清晰的物理图景.     

巯基乙酸和巯基乙醇对黄铁矿抑制作用的DFT计算

基于密度泛函理论的第一性原理和前线轨道理论计算,通过Materials Studio 8.0软件模拟计算黄铁矿晶体结构以及(100)解理面的电子结构.探讨巯基类小分子(巯基乙酸、巯基乙醇)与水分子在黄铁矿(100)表面的吸附,研究其电子结构对抑制剂吸附的影响.通过对黄铁矿态密度以及布居研究结果显示:黄铁矿(100)解离面的原子态密度发生了变化,为表面活性质点提供了依据.通过研究巯基类小分子与水在黄铁矿表面的吸附发现:与水分子相比,巯基类小分子更易在黄铁矿表面吸附.通过前线轨道计算发现黄铁矿晶体中S原子对最高占据分子轨道(HOMO)的贡献要小于Fe原子的贡献,但对最低空轨道(LUMO)的贡献大于Fe原子.并且巯基类小分子与黄铁矿的相互作用强于水与黄铁矿的相互作用.模拟计算结果为进一步研发新型黄铁矿抑制剂提供理论依据.     

LiFePO_4锂离子脱嵌过程第一性原理研究

采用第一性原理方法对LiFePO_4及微量Cr掺杂LiFePO_4的电子结构和性质进行了理论研究。结果发现:随着Li原子的脱出,形成空位后的Fe—O键变长,扩宽了Li原子传输通道,有利于Li原子在通道中的迁移。不同点缺陷浓度LiFePO_4的态密度分析表明,充放电过程中电子结构发生了微小的变化,但晶体仍然保持了绝缘体性质。当完全脱锂后,费米能级附近的能级态主要是由Fe和微弱的O组成。掺杂微量的Cr后,费米能级处电子态增多,导电性能增强,LiFePO_4的电化学性能得到改善。     

钢中贝氏体相变热力学

应用综合理论分析的方法研究了钢中贝氏体相变热力学.指出以往的KRC,LFG模型不适于贝氏体相变驱动力的计算.在进行相变热力学分析的基础上,依据γ→αB γ1→BF γ1转变机制设计了新的计算模型,并估算了Bs温度下相变阻力为105 J/mol.指出相变不仅与驱动力有关,而且取决于原子扩散能力.在贝氏体上部温度区,可以依靠界面扩散进行台阶长大;在460 ℃以下的某一段温度,可能以原子热激活跃迁无扩散机制进行贝氏体铁素体形核-长大过程;在Ms点稍上一段温度,可能以切变方式进行.     

Ni[N(CN)_2]_2的电子结构的第一性原理研究

运用密度泛函理论(DFT)并采用全势线性缀加平面波(FPLAPW)方法对分子磁体Ni[N(CN)2]2的电子结构和磁性质进行了计算.通过总能量、态密度以及自旋磁矩分布系统地研究了体系基态的相对稳定性和电子结构.结果表明,基态的Ni[N(CN)2]2是一个分子基铁磁半导体.基态的态密度计算给出了磁性的主要来源是分子中的Ni成分.     

原子激发态的边界半径

应用原子激发态中一个电子所受到的作用势,借助电子运动的经典转折点,定义原子激发态的边界半径.利用MELD精密从头计算程序,在组态相互作用水平下,计算第一至第五周期元素的原子第一激发态的边界半径.为描述原子激发态的边界半径提供了一种新方法.