LaNi4.75Al0.25储氢材料的密度泛函理论研究

在全电子水平上，基于广义梯度近似（GGA）密度泛函和全势能线性缀加平面波方法（FLAPW），研究了LaNi4.75Al0.25的晶体结构。采用GGA Perdew96交换相关泛函，计算给出了LaNi4.75Al0.25的晶胞参数为a=b=0．5033nm、c=0．4018nm、a／c=1．252，Al原子最可能占据的3g格位的等效位置（0．75，0，0．5），计算还给出了合金的能带结构、态密度（DOS）和电荷密度图，计算结果与实验值符合得相当好。     

FULL-ELECTRON CALCULATION OF α-LaNi5H0.5 and β-LaNi5H3

在全电子水平上,基于广义梯度近似密度泛函和全势线性缀加平面波方法,计算出了LaNi5储氢合金固溶相α-LaNi5H0.5与中间相β-LaNi5H3的晶体结构、态密度和电荷密度等特征.在α相区域中,通过对5种不同间隙位置的能量计算得到12n位最稳定;点阵常数a随着H原子增多而增大,而c基本为一常数.在α→β相区域中,a值随着H原子的增多进一步增大,而c值增大相对较小.计算值与实验结果一致.     

镧基储氢材料氢化物LaNi5Hx的第一性原理

从密度泛函理论为基础的第一性原理出发,运用全势能线性缀加平面波方法,对LaNi5Hx(x=3,4,5)进行了建模研究,经过优化得到稳定的晶体结构,从理论上验证其存在性,并计算给出了它们的电子密度以及状态密度图。结果表明:在几种模型中,H原子最终稳定地排布在基平面(12n位)和中间面(6m位)上,并且趋向晶胞的同一侧;随着H原子的增多,晶胞参数a值(0.527 3~0.5 310 nm)增大相对较小,而c值(0.407 5~0.416 5nm)有较大的增加,与实验结果一致;并且La与Ni的相互作用进一步减弱。     

LaNi4.5Al0.5储氢合金固溶相的密度泛函研究

基于密度泛函理论,采用全势线性缀加平面波方法（FLAPW）,研究LaNi4.5Al0.5储氢合金固溶相α-LaNi4.5Al0.5H0.5和α-LaNi4.5Al0.5H1.0中H原子的占位、态密度和电子密度,分析了H原子的加入对固溶体电子结构和稳定性的影响。结果表明：从能量角度计算得到α-LaNi4.5Al0.5H0.5中H原子最可能占据靠近Al的6m位,α-LaNi4.5Al0.5H1.0中的两个H原子最可能占据6m和4h＊位;随着H原子的增加,晶胞主要沿着c轴方向膨胀;Al和Ni,H之间的相互作用是合金含氢固溶体保持稳定的主要因素;态密度图中低能量区域的态密度越大固溶体越稳定;如果EF处于带隙的底部,则体系较稳定。计算结果与已有的实验结果非常一致。     

Al效应对LaNi5-xAlx系合金贮氢性能的影响

测定了LaNi5-xAlx(x=0，0．1，0．2，0．3)系合金在吸放氢过程中的贮氢性能。结果表明，贮氢容量随合金中Al含量的增加而降低，平台压力和热力学焓变和熵变随合金中Al含量的增加而降低，合金形成氢化物的稳定性增强；LaNi5-xAlx系合金在吸放氢过程中的平台压力存在一定的差异，即滞后现象，滞后系数随合金中Al含量的增加而降低，这是LaNi5-xAlx系的晶胞体积随合金中Al含量的增加而增加的必然结果;LaNi5-xAlx系合金的吸放氢动力学参数也与合金中的Al含量有关，活化能随Al含量的增加而降低，但活化能不存在数量级的差异。     

微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响

采用末端淬火实验、光学显微镜、差热分析、能谱仪和透射电镜研究微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响。结果表明:在7085铝合金中添加Sc会提高该合金的淬火敏感性。添加Sc后,会在基体中形成弥散分布的Al3(Sc,Zr)粒子,该粒子能够稳定亚晶,强烈抑制再结晶,增加晶界数量;在淬火过程中,随着冷却速度的降低,粗大的平衡η相以Al3(Sc,Zr)粒子为异质形核核心析出,同时也在亚晶界上大量析出长大;η相的析出,降低了基体固溶体的过饱和度,提高了合金的淬火敏感性。     

自组装膜层微观结构对铝合金表面耐腐蚀性能的影响

为了研究具有不同官能团的自组装膜层微观结构对铝合金表面耐腐蚀性能的影响,通过自组装膜技术在铝合金表面分别制备月桂酸、双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(BTESPT)、癸二酸铵这 3 种自组装膜层。 采用 SEM、XRD、 FT-IR 对自组装膜层进行结构表征,并分别对 3 种膜层的电化学性能和耐腐蚀性能进行研究。 结果表明,3 种分子都在铝合金表面成膜,但 BTESPT 自组装膜最为致密。 通过交流阻抗测试和极化曲线测试,3 种膜层的阻抗值分别达到了 3. 3×10⁷ 、1. 1×10¹⁵ 和 6. 8×10⁷ Ω·cm² ,腐蚀电流密度分别为 4. 5×10^-7 、5. 6×10^-8 和 9. 6×10^-8 A/ cm² ,通过拟合电路分析膜层耐腐蚀机理。 盐雾试验结果显示,BTESPT 自组装膜层在第 16 天才产生腐蚀点,要优于另外 2 种自组装膜层。 分析推导认为 BTESPT 自组装膜的微观致密结构为膜层具有更优的耐腐蚀性能提供了保证。     

Sc和Zr对7075铝合金再结晶行为的影响

研究通过铸造法制备的含Al3(Sc,Zr)相的7075铝合金静态再结晶行为和再结晶行为与力学性能的关系.Sc和Zr复合添加使Sc?Zr?7075铝合金保留挤压变形过程中形成的大部分纤维组织及高密度位错,导致合金的再结晶转变量由35％降低至22％,相应的亚结构保持量由59％升高至67％.Sc和Zr有效抑制7075铝合金再...     

铝镁合金化对VH2电子结构的影响

利用电荷自洽离散变分Xα方法计算Al、Mg合金化对VH2电子结构的影响.研究表明:在VH中加入金属Al以后,H原子的净电荷都减少,V原子的部分净电荷增加部分净电荷减少.v-H键间既有离子性相互作用,又有共价性相互作用;V-H键之间的相互作用减弱,氢容易被释放出来,从而改善了吸放氢性能;Al和Mg合金化以后,V和H原子的净电荷都减少,V-H键间的共价性相互作用增强;V-H键间的相互作用增加,有利于增加贮氢量,不利于改善吸放氢性能.     

LaNi5-H体系计算机模拟

采用CASTEP软件,应用总能赝势方法对LaNi5与氢相互作用体系进行了模拟计算.计算中设置赝势为超软赝势,对交换关联能项采用广义梯度近似(GGA),对电子采用自旋极化处理.每个体系均采用完全的结构优化来计算平衡时的体系总能量.计算结果表明,氢原子在钯晶格中最有利位置是八面体间隙位,空位反而不利于氢原子占据.LaNi5H中氢原子在LaNi5晶格中最有利的位置是由2La2Ni组成的四面体间隙位.     

LaNi5基合金电极性能与其电子结构的相关性

利用电荷自洽离散变分Xα(SCC DV Xα)方法计算了LaNi4 M (M =Ni,Cu ,Mn ,Al)及其氢化物的电子结构 ,分析了电子结构对吸氢性能的影响。结果表明 :LaNi4 M氢化物的稳定性与氢原子的电荷转移密切相关 ,进入H1s轨道的电荷增大 ,将会降低其稳定性 ;LaNi4 M的循环寿命与合金中La的 4f和Ni(1)的 4p轨道间的成键强度有关 ,杂化成键越强 ,相应的循环寿命越长 ;Ni(3)的 3d轨道也与La的 4f轨道有成键作用 ,但这种作用在吸氢后被减弱     

LaNi5的电子结构

采用总体能量平面波赝势方法, 并结合超软赝势技术, 计算了金属La、 Ni及合金LaNi5的总体能量、能带结构、电子态密度以及Mulliken布居值. 根据计算结果, 分析了La、 Ni和LaNi5的电子结构. 结果表明: 形成合金后费米面能量位置漂移, 介于Ni和La的费米面之间, 费米面上主要是Ni 3d电子; 费米面附近导带的电子结构变化较大; 合金中La和Ni间存在电子转移, 形成了弱的La-Ni键, 且带部分离子性; 与纯金属相比, 形成合金后La的稳定性增强, 而Ni的稳定性减弱. 计算了LaNi5的理论生成热, 结果能较好地符合实验值.     

Co掺杂镧镍合金及氢化物的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(Density functional theory’DFT)的总体能量和平面波赝势方法,计算了LaNi5-xCox(x=0, 0.5)贮氢合金及其氢化物的晶体结构、电子结构和成键特性,获得了其总体能量、能带结构、态密度以及Mulliken布居值;计算结果表明：在LaNi5合金中,Ni2c与La原子间的相互作用大于Ni3g与La原子间的相互作用,Ni2c－Ni2c和Ni3g－Ni3g原子间存在明显的共价作用。合金中引入Co原子和H原子后,Ni2c－Ni2c和Ni3g－Ni3g相互作用明显减弱。H与Ni3g之间共价作用明显大于H与Ni2c间作用,即在四面体中引入H后,晶格膨胀导致Ni2c原子向外移动,使合金a轴膨胀大于c轴膨胀     

LaNi5-xAlx (x=0~1.2)合金的循环储氢性能研究

通过真空感应熔炼法制备了LaNi5-xAlx (x=0, 0.25, 0.75, 1.2)储氢合金,并对其微观结构、力学性能、循环吸放氢性能及抗粉化性能进行了研究。结果表明,Al元素的加入能够明显改善合金晶体结构稳定性和储氢容量稳定性;随着Al含量的增加,合金的抗粉化性能呈现先减弱后增强的趋势;合金的力学性能和储氢容量共同影响着其抗粉化性能,其中力学性能是最主要的影响因素;在普通高纯氢气氛下,LaNi5-xAlx (x=0~1.2)合金的容量衰减主要是由于材料自身原因造成,很可能是发生了歧化反应     

LaNi5-Mg合金的机械合金化合成与表征

采用机械合金化合成了新型合金LaNi5—38％Mg(质量分数，下同)，并采用X射线衍射(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)，差热分析(DTA)等对其结构、形貌及热稳定性能等进行了表征。结果表明：经280r／min球磨250h后，LaNi5—38％Mg合金由非晶和MgNi2纳米晶(5．4nm)组成：所得粉末大多数为规则的近球形或球形，另有少量的多角形或梨形，其粒径为0．05μm～13．9μm，其中90％的颗粒为0．5μm～2．0μm。球磨试样经763K保温35d，获得了热稳定性较好的具有纳米尺度(25.3nm)的三相合金。     

LaNi5中贮氢间隙位的电子结构分析

根据密度泛函理论，采用总体能量计算方法，以扩展平面波函数为基集，并结合超软赝势技术，计算了LaNi，及其5种不同贮氢间隙位的总体能量、能带结构、电子态密度以及Mulliken布居电荷。根据计算结果，分析了LaNi，及LaNi5H的电子结构及氢化物形成前后电子结构的变化，讨论了M-H键的特征，初步探讨了各贮氢间隙位的稳定性及氢原子更倾向占据的间隙位。     

LaNi5（111）表面结构及吸氢机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,对贮氢合金LaNi5及LaNi5(111)表面的电子结构进行计算,对H原子在LaNi5(111)表面吸附模型进行构型优化.结果表明:LaNi5(111)表面驰豫结构La原子向外凸出,Ni原子向里收缩,凹凸不平的表面层增加表面原子与H原子的接触面积,表面层的有效体积约增大2.3%,有利于H原子向块体内扩散;表面层有净余的0.5个电子,有利于表面层上的电子转移到H原子上;H2分子解离成两个H原子后在LaNi5(111)表面的平衡稳定结构与氢化物LaNi5H7晶体相同位置的结构极为相似;阐述H2分子在LaNi5(111)表面的解离吸附机理,其反应活化能约为0.27 ev.