L12型Co3Ti基金属间化合物有序化行为的热力学研究

采用亚晶格模型,辅助以第一性原理总能计算,研究了L12结构的Co3Ti基金属间化合物中元素的占位有序化行为。结果表明,Co3Ti化学计量比合金呈现完全有序化;对于xCo/xTi为3:1的Co72Ti24M4合金,第3合金组元M为Si或Ta时,M与Ti共同占据1a位置,M为Cu、Ni、Pd、Rh、V或W时,M与Co占据3c位置,而当M为Al、Cr、Ge、Mn、Sc或Y时,M在1a和3c位置的占位分数相同,这些元素的占位行为均不受温度影响;而当M为Fe、Hf、Mo、Nb、Ru和Zr的占位情况随温度发生变化。随原子核外层电子的增加,原子占位逐渐倾向于从1a亚晶格转向3c位置。亦预测了xCo/xTi偏离3:1的部分合金的占位分数随合金成分和温度的变化细节,预测结果与文献进行了比较,并澄清了文献上的分歧     

合金化对ZrMn2基Laves相贮氢合金相组成的影响

研究了Ni、V、Cr、Co、Fe、Cu和Ti等合金化元素取代ZrMn2 基Laves相贮氢合金的B侧或A侧对合金相组成的影响。结果表明 ,采用不同的元素对A侧或B侧进行部分取代 ,将引起ZrMn2 基合金相组成的变化。采用Ni取代Mn后 ,ZrMn2 合金的主相结构转变为C15型Laves相 ,表明Ni为C15相稳定元素。对Zr Mn Ni三元合金 ,V为C14相稳定元素 ,而Co、Fe、Cu则为C15相稳定元素。取代量较少时 ,Cr为C15相稳定元素 ,取代量增加时 ,C15相稳定作用减弱。Ti元素为C14相稳定元素 ,Ti对Zr的部分取代将导致合金主相结构转变为C14型Laves相。合金化元素对ZrMn2 合金的相组成的影响与元素的电子浓度和原子尺寸不同有关     

Co、Pd掺杂对NiTiNb记忆合金相变影响的第一原理研究

基于第一原理计算方法,通过比较Co、Pd合金化前、后NiTiNb合金能态、电子、态密度等微观结构变化,表征和评判了Co、Pd掺杂对NiTiNb合金相变的影响,结果表明：Co元素在NiTi和NiTi(Nb)相取代Ni位的结合能和形成焓小于其取代Ti位,表明Co元素将以取代Ni位形式固溶,Mulliken布居和电子密度计算显示,Co固溶后将与最近邻Ti原子形成强键作用,导致Co周围Ti原子活性降低,Ni/Ti原子比升高,所以Co合金化后NiTiNb合金Ms反而降低。对于Pd元素,虽然其取代Ti位的形成焓略小于取代Ni位,但NiTi(Pd→Ni)和NiTi(Nb)(Pd→Ni)的结合能均小于Pd取代Ti位,同时Pd→Ni位后固溶相的Fermi能级处电子数减少,Pd成键峰峰值更高、峰型更集中,所以Pd以置换Ni位更稳定,Ni/Ti原子比降低,NiTiNb合金Ms升高     

合金元素对锆合金相变温度影响的价电子结构参数分析

基于固体与分子经验电子理论（余氏电子理论）,采用自洽键距差法计算了表征合金相性质的价电子结构参数,并利用该参数讨论了合金元素（Al、Sn、Ti、Hf、V、Mo、Nb、Cu、Fe、Cr、Ni、Pd、Re等）对锆合金相变温度的影响。结果表明：合金元素对锆合金相变温度的影响可以用α和β相的结合能之和（）与结合能之差（）来表征。溶入锆基体后结合能之和较小的Cr、Al、Sn、Fe、Cu、Ni、Ti等元素会抑制α→β相转变,提升相变温度;而溶入锆基体后结合能之和较大的Hf、V、Mo、Pd、Nb、Re等元素会促进α→β相转变,降低相变温度。在锆合金相变过程中,具有正结合能之差的元素（Al）将促进β→α相转变,提升相变温度;具有负结合能之差的元素（Cr、Sn、Fe、Cu、Ni、Ti、Hf、V、Mo、Pd、Nb、Re等）将抑制β→α相转变,降低相变温度。α相稳定元素（Al）和β相稳定元素（Mo、Nb、Re、V、Pd）可用和来解释,但是β相稳定元素（Cr、Fe、Cu、Ni、Ti）主要通过来解释;此外,α相稳定元素（Sn、Hf）可以用较小的来描述。     

ICP-MS法测定镍铂合金中17个杂质元素

试样以盐酸-硝酸溶解,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定镍铂合金中17个杂质元素的方法。采用标准模式测定Mg、Al、Ti、Cr、Mn、Co、Zn、Cu、Zr、Pd、Ag、Sn、Sm、和Pb,氨气反应模式测定Si和Fe(氨气流速分别为0.2和0.25 mL/min);氦气反应模式测定V(氦气流速为5 mL/min,考察了基体效应对测定结果的影响,采用内标校正提高分析的准确性,其中Mg、Al、Ti、Cr、V、Mn、Fe、Co、Zn和Si以Sc为内标,Cu、Zr、Pd、Ag和Sn以Y为内标,Sm和Pb以Re为内标。测定各元素的线性相关系数(r)不小于0.9996,方法检出限为0.0025~0.78 ng/mL。对NiPt5、NiPt15、NiPt60样品中17个杂质元素进行测定,相对标准偏差(RSD)为0.86%~13.07%,加标回收率89.0%~116.5%,方法满足镍铂合金靶材的测定要求。     

3d过渡金属在NiAl中占位的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法研究了NiAl-X(X为3d过渡金属)合金体系的几何与电子结构.通过合金形成能的计算与分析发现:合金化元素的外层价电子数对其在B2-NiAl中的占位有非常明显的影响,低价电子数的前过渡金属Sc、Ti、V与后过渡金属Zn主要占据Al原子位,具有未满d壳层高价电子数的Mn、Fe、Co则主要占据Ni原子位,而含有半满或满d壳层的Cr与Cu,则既可占据Ni原子位也可占据Al原子位,但倾向于占据Ni原子位.随着合金化元素外层价电子数的增加,3d过渡金属优先占据Ni原子位的趋势增大,至Mn时达到最大,然后随着价电子数的进一步增加,这种趋势逐渐减小.通过对这些合金化元素价电子态密度图的变化,说明3d过渡金属在B2-NiAl中的占位优先趋势.     

Al基五元高熵合金的热力学研究

高熵合金具有高硬度、高强度、良好的耐磨性以及耐腐蚀性等优异性能。高熵合金一般由5种或5种以上金属元素组成,不同金属元素可以提高合金内部混乱程度,形成具有简单晶格结构的固溶体相。Miedema理论和几何扩展模型可以计算多组元合金固溶状态的混合焓,而混合焓对高熵合金的固溶相的形成有重要影响。本文利用扩展Miedema理论计算Alx(CuMgSi-T)1-x (T=Ag, As, Au, B, Ba, Be, Bi, C, Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg,In, Ir, K, La, Li, Mn, Mo, N, Na, Nb, Ni, Os, P, Pb, Pd, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sn, Sr, Ta, Tc, Ti, Tl, V, W, Y, Zn, Zr)五元合金体系固溶状态的混合焓,用已有高熵合金混合焓和原子尺寸判据来预测了Alx(CuMgSi-T)1-x五元高熵合金的成分范围。计算结果表明,Alx(CuMgSi-T)1-x(T=Ag, As, Au, Cd, Co, Cr, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg, In, Ir, Li, Mn, Mo, Nb,Ni, Os, Pd, Pt, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sn, Ta, Tc, Ti, V, W, Zn, Zr)五元体系合金混合焓和原子尺寸方均差δ参数满足相关判据,易于形成五元高熵合金。采用混合焓和δ参数判据可以预测高熵合金的成分,为高熵合金设计提供较为精确的热力学数据。     

Mn、V、Mo、Ti、Zr元素对AlFeCrCoCu-X高熵合金组织与高温氧化性能的影响

利用非自耗真空电弧熔炼技术,研究等摩尔Mn、V、Mo、Ti、Zr元素对Al Fe Cr Co Cu多组元高熵合金的组织结构、硬度及抗高温氧化性能的影响。结果表明:6组合金都是典型的树枝晶结构,合金组织成分偏析严重,Cu元素大量聚集在晶间,其中,Ti和Zr元素对合金的组织影响最大,两组合金都伴随富Cr组织析出。合金具有较强的硬度,其硬度均与添加元素原子半径成正比。热重分析实验表明:合金具有较强的抗高温氧化能力,在加热到700℃以前,质量几乎保持不变,Al Fe Cr Co Cu合金的抗高温氧化性能最好,而第6元素的添加对合金的抗高温氧化能力不利。其中,V和Mo元素的加入导致其产生的对应氧化物具有易挥发特性而严重地恶化合金的抗高温氧化性能。     

第一原理研究Ti合金中3d合金元素的β稳定效应

使用第一原理计算方法研究了Ti合金中3d合金元素的β稳定效应。其中,特别关注VIIA族和VIII族金属Mn,Fe,Co和Ni。计算结果表明,虽然Cr,Mn,Fe,Co和Ni的Pauling价电子相同,但是Mn,Fe和Co的β稳定效应强于Cr和Ni。发现电子因素是这些金属元素产生不同强度的β稳定效应的主要原因,而原子尺寸因素的作用很小。基于计算结果,建议在在设计β-Ti合金的场合,将Mn,Fe和Co的价电子取为6.5,6.6和6.4,以取代常用的Pauling价电子。     

第一原理研究Ti合金中3d合金元素的beta稳定效应

本文使用了第一原理计算方法研究了Ti合金中3d合金元素的beta稳定效应。其中,我们特别关注了VIIA族和VIII族金属Mn, Fe, Co和Ni。计算结果表明,虽然Cr,Mn, Fe,Co和Ni的Pauling价电子相同,但是Mn, Fe和Co的beta稳定效应强于Cr和Ni。我们发现电子因素是这些金属元素产生不同强度的beta稳定效应的主要原因,而原子尺寸因素起的作用很小。基于计算结果,我们建议在在设计beta-Ti合金的场合,应将Mn, Fe和 Co的价电子取为6.5, 6.6 和6.4,以取代常用的Pauling价电子。