铱片的显微组织与室温拉伸断裂机制研究

采用辉光放电质谱法(GDMS)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和力学试验机等测试手段,对不同加工状态的铱片杂质元素含量、金相组织、断口形貌和室温力学性能进行了研究。结果表明:加工状态对铱片的力学性能有重要影响,1 mm厚的热轧态铱片平均抗拉强度为213.6 MPa,延伸率为2.52%,主要为脆性沿晶断裂,部分为脆性穿晶解理断裂;而0.1 mm厚的冷加工态铱片平均抗拉强度为954.1 MPa,延伸率为0.55%,断裂模式主要为脆性穿晶断裂;两者在断裂之前均未发生明显的塑性变形,表现为脆性断裂模式。     

Ag表面性质的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算了Fcc-Ag晶体及其Ag(111)、Ag(110)与Ag(100)自由表面的能量、几何与电子结构.根据表面能的计算,预测了Ag表面的结构稳定性,结果表明密排Ag(111)面结构稳定性最好,低指数奇异面Ag(100)面次之,Ag(110)面的结构稳定性最差.通过对不同表面几何与电子结构的比较,初步分析了其结构稳定性差异的产生原因.表面原子驰豫不仅引起表面几何结构的变化,而且使表面层的电子结构与键合特性发生改变.驰豫后表面层原子的部分价电子跑到了表面层以上的真空区,使表面层原子的电子态密度峰形发生变化,还新形成了表面态,这是表面能产生的主要原因,而Ag(110)表面相对于Ag(111)与Ag(110)表面具有高表面活性的主要原因则源于其表面层原子显著的结构驰豫.     

两种新型铱(Ⅲ)配合物的合成与性质研究

分别以2-苯基吡啶(ppy)为第一配体,以1-苯基-1,3-丁二酮(phbd),1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-吡唑啉酮-5(pmbp)为第二配体合成了两个新的铱配合物Ir(ppy)2(pmbp)、Ir(ppy)2(phbd),通过红外光谱、元素分析和核磁共振对其化学组成进行了结构表征,表征结果与理论吻合良好;配合物在紫外吸收光谱图上的290~310 nm处出现了强的配体自旋允许的单重态π-π*跃迁吸收峰,在400~460 nm处出现了配合物分子内金属铱到配体的单重态和三重态电荷跃迁吸收峰(1MLCT和3MLCT);同时配合物Ir(ppy)2(pmbp)、Ir(ppy)2(phbd)在荧光光谱上522、518 nm处出现了强的绿光发射。     

金刚石/铜（银、碳化钛）界面性质的第一性原理计算

采用第一性原理计算的方法研究金刚石/铜、金刚石/银、金刚石/碳化钛3种界面的结构、电子结构和传热。结果表明:金刚石/碳化钛的界面结构最为稳定,界面间距（1.990 ?）最小,界面黏附功（5.578 J/m2）最大,结合强度最高。电子态密度、马利肯布居分析、差分电荷密度、径向分布函数的结果表明金刚石/碳化钛存在较多的电荷转移和较强键合作用。 声子态密度的计算结果表明金刚石/碳化钛的界面热阻较低。      

第一性原理研究Al-Y合金在压力作用下的晶胞结构、力学性质、热力学性质和电子结构

The influence of structural, elastic properties, thermodynamics and electronic properties Al-Y alloy were investigated by using first-principles. The equilibrium lattice constant, elastic constants, and elastic modulus as calculated here agree with results of previous studies. Calculated results of bulk modulus B, shear modulus G, Young’s modulus E, Poisson’s ratio v and Debye temperature all increase as pressure increase, but the opposite is true for heat capacity cp. In addition, the Debye temperature for the phases reduces gradually as follows: Al2Y > Al3Y> AlY. Additionally, the G/B ratio indicates that AlY and Al3Y are ductile materials, while Al2Y is a brittle material, and that the ductility of AlY and Al3Y can be improved with increased pressure, while the brittleness of Al2Y does not improve with increased pressure. Finally, the paper presents and discusses calculations of density of states and charge populations as they are affected by pressure.     

第一性原理计算FeF_2的磁性、结构及电子性能(英文)

采用第一性原理方法研究FeF2的磁性、电子结构和成键机理。通过计算不同U值下的的晶格参数和磁矩,获得最佳的有效U值(Ueff)为4eV,此时计算Fe的磁矩和晶格参数c与a的比值分别3.752μB和0.704,与实验结果吻合。此外,基于GGA+U方法,利用对电子局域函数,Bader电荷和总电荷的分析来研究FeF2的电子结构和成键机理,结果表明Fe和F之间含有离子键和共价键的特征。     

铝铜异种材料线性摩擦焊接头的微观组织与力学性能

采用不同的顶锻力对AA5083-H112铝合金和T2纯铜进行了线性摩擦焊接,获得了无明显缺陷的焊接头,并通过扫描电镜、硬度、力学性能试验等方法研究了线性摩擦焊铝铜接头的微观组织和力学性能。结果表明,随着顶锻力的减小,摩擦效应增加,更多的铜颗粒渗入铝基体中;而随着顶锻力的增加,拉伸力学性能明显下降,这是由于较大的顶锻力会使摩擦过程的热输入量增大,从而在铝铜结合处生成层状的第二相Al_2CuMg,使焊接头的力学性能降低。     

基于同步辐射与第一性原理计算的Al/Cu钎焊界面组织与接头性能研究

界面脆性化合物对Al/Cu钎焊接头力学性能影响显著,明晰界面化合物的形成、生长行为与块体性质对调控界面组织与接头性能至关重要。本文借助同步辐射X射线成像技术对加热与冷却过程中Al/Cu钎焊界面组织演变进行动态表征,利用第一性原理计算对界面化合物的块体性质进行计算,研究了界面化合物的形成次序、模量与键合特征。结果表明,界面Al₂Cu与Al₄Cu₉化合物在冷却过程中形成,小平面枝晶状Al₂Cu化合物为初生相,从原始界面处凝固析出,且二次枝晶臂呈非对称性;与母材接触后发生扩散反应形成层状Al₄Cu₉化合物。界面化合物具有金属键与共价键的混合键合特征,Al₄Cu₉化合物具有较高的结合能、体积弹性模量、剪切模量、杨氏模量与硬度,可提高Al/Cu钎焊接头硬度,降低塑韧性。     

Mg-Ti-H体系电子结构与光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对不同Ti含量的MgxTi(1-x)H2(x=0.25,0.5,0.75,0.875)体系的电子结构进行研究,并预测其光学性质。电子态密度计算结果表明:在MgH2中加入Ti原子,使MgxTi(1-x)H2体系呈现金属特性,这源于Ti诱导费米能级处电子密度增加和费米能级附近能隙消失。电荷密度分析进一步得到了Ti-H原子间形成比Mg–H原子间更强的共价键的成键本质。光学性质预测结果表明,MgxTi(1-x)H2体系中Ti含量对其可见光能量附近的光学性质存在重要影响,较低Ti含量(如Mg0.875Ti0.125H2)不利于提高其可见光的吸收能力,而较高Ti含量(如Mg0.25Ti0.75H2)则对可见光的反射较高。计算结果为制备具有优良的太阳光吸收能力和光电转化效率的Mg-Ti-H光电材料提供了理论依据。     

Cu、Ni掺杂FeS_2电子结构与光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势法,研究Cu、Ni单掺杂与共掺杂体系中FeS_2的晶体结构、电子结构和光学性质。结果表明:掺杂后黄铁矿发生晶格畸变,晶格常数变大,掺杂在FeS_2禁带中引入杂质能级,使禁带变窄,费米能级上移进入导带,掺杂黄铁矿的态密度穿过费米能级,形成简并半导体,体系的导电率增强。光学性质计算表明:掺杂后介电函数虚部主峰、吸收系数和光电导率均出现红移、峰值减小。共掺杂后的光跃迁强度明显增强,可见光区范围内的光吸收系数和光电导率均增大,说明Cu-Ni共掺杂显著增强FeS_2对光的吸收以及光电转换效率。     

Y掺杂MgZn2稳定性、电子结构和力学性能的第一性原理计算

目的 稀土元素Y掺杂是改善7xxx系铝合金断裂韧性的重要途径,然而因其掺杂量极低,通过实验很难测定微量Y对7xxx系铝合金析出相及强韧机制产生的作用,限制了7xxx系铝合金的进一步发展。采用第一性原理计算方法探究Y掺杂对7xxx系铝合金中重要析出相MgZn2的影响机理,为7xxx系铝合金的微合金化强韧机理研究提供理论依据。方法 构建适于第一性原理计算、Mg/Zn的原子数分数比为1∶2的晶体模型,Y原子通过替换Mg或Zn原子的方式进行掺杂,通过能量计算、电子计算和弹性常数计算等分析Y掺杂对MgZn2能量稳定性、电子结构和力学性能的影响机理。结果 经Y掺杂后,形成3种固溶体Mg3Zn8Y、Mg4Zn7Y-1和Mg4Zn7Y-2,它们的形成热均小于0,即它们均可自发形成且稳定存在。通过结合能计算发现,3种固溶体的结合能都小于MgZn2的结合能,说明Y掺杂促进了MgZn2的稳定性。通过电子结构分析发现,Y掺杂后与Mg、Zn原子形成强的共价键,增强了体系的稳定性,Mg-Zn原子间形成了强离子键,MgZn2中Zn-Zn原子间的共价键变为强离子键。力学性能计算结果表明,经Y掺杂后MgZn2的硬度降低、韧性上升, 即Y掺杂增强了7xxx系铝合金中重要弥散析出相MgZn2的韧性,从而提升了7xxx系铝合金的断裂韧性和抗疲劳能力。结论 基于计算结果分析得出,Y掺杂提升了MgZn2的稳定性、键合强度和断裂韧性,相关计算分析为微量Y掺杂增强7xxx系铝合金断裂韧性的实验分析提供了指导。     

TMAl(TM=Ir、Ru和Os)金属间化合物高压下力学性能的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了TMAl (TM=Ir、Ru和Os)三种金属间化合物在高压下晶格常数、弹性常数和弹性模量的变化规律。结果表明,三种金属间化合物的晶格常数和晶胞体积随着压力的增加而减小。通过对TMAl金属间化合物弹性性质的分析,发现它们的弹性系数和弹性模量随着压力的增加几乎呈线性增大。这主要是由于在压力的作用下,体相中TM原子和Al原子的相互作用增强,TM-Al金属键的键长变短所导致的。此外,三种金属间化合物在常压下表现为塑性行为,并随着压力增加而进一步增强。IrAl的普适弹性各向异性接近于零,表明其具有较好地抵抗微裂纹产生的能力。     

不锈钢和Ti基体上Cu，Ag，Ni膜中的内应力研究

用电镀工艺在不锈钢基体上镀制了Cu,Ag,Ni膜的Ti基体上制备了Ni膜，并用悬臂梁法和X射法测量了膜中的残余应力。并基于改进的TFD模型，对任意膜厚下由界面电子转移引起的膜内应力作了理论估算。结果表明，理论估算所给出的膜内应力与实验测量值具有可比性，这说明理论计算模型具有较高的准确性和膜内残余应力主要由界面电子转移引起。     

First-principles investigations of structural,mechanical, electronic and optical properties of U3Si2-type AlSc2Si2 under high pressure

The structural, elastic, electronic and optical properties for U₃Si₂-type AlSc₂Si₂ compound under pressure were systematically investigated by using the first-principles calculations. The values of elastic constants and elastic moduli indicate that AlSc₂Si₂ keeps mechanical stability under high pressure. The mechanical properties of AlSc₂Si₂ are compared with those of Al₃Sc. The results indicate that AlSc₂Si₂ is harder than Al₃Sc. Anisotropic constant A^U and 3D curved surface of elastic moduli predict that AlSc₂Si₂ is obviously anisotropic under pressure. The electronic structure of AlSc₂Si₂ exhibits metallic character and the metallicity decreases with the elevated pressure. In addition, optical properties as a function of pressure were calculated and analyzed. The present work provides theoretical support for further experimental work and industrial applications.     

L12型Al3Sc基金属间化合物有序化行为和力学性能的第一性原理计算

本文采用亚晶格模型,辅助以第一性原理总能计算,研究了L1₂型Al₃Sc基金属间化合物中元素的占位有序化行为和力学性能。结果表明：Al₃Sc合金呈现完全有序化,其中Al占据3c亚晶格位置,Sc占据1a亚晶格位置；L1₂-Al₃(Sc_0.75M_0.25)金属间化合物(M=Y、Ti、Zr和Hf)也呈现完全有序化,第三组元M均只占据1a亚晶格位置,这些元素的占位行为均不受温度的影响。L1₂-Al₃(Sc_0.75M_0.25)金属间化合物均满足力学稳定性条件。M为Y时,L1₂-Al₃(Sc_0.75M_0.25)金属间化合物的剪切模量、体弹模量和杨氏模量和硬度下降；M为Ti、Zr或Hf时,随着原子半径增大,剪切模量、体弹模量、杨氏模量和硬度逐渐降低,其中Ti的加入可使L1₂-Al₃(Sc_0.75M_0.25)金属间化合物的塑性和韧性达到最好。     

Si/C比对灰铸铁组织和性能的影响

综述了Si/C比对高强度灰铸铁的石墨形态、奥氏体数量和铸件表层铁素体等显微组织以段对铸铁件的力学性能和铸造性能的影响，     

Cu47Ti33Zr11Ni8Si块体非晶合金的制备与力学性能

采用差压铸造法制备了Cu47Ti33Zr11Ni8Si块体非晶合金试样，测定了试样的三点弯曲强度。结果表明，该块体非晶合金具有极佳的力学性能，其弯曲断裂强度高达3260MPa，断裂前弹性变形量为2．7％，弯曲模量为101GPa。     

退火对机械合金化的Al、Mg、Si、Cu粉末物相和力学性能的影响

退火使MA2 0h( 2 0h机械合金化 )Al、Mg、Si、Cu元素粉末的Si衍射峰消失 ,出现Al4C3 、Mg2 Si及r Al2 O3 等新相的衍射峰。随退火温度的升高和保温时间的增长 ,新衍射峰增强 ;Al衍射峰位置向小角度偏移且半高宽减小 ,晶体结构变得完整 ;晶格常数增大、晶粒尺寸长大及点阵应变减小 ,经 5 0 0℃× 2h退火处理的晶粒尺寸仍小于 5 0nm ;硬度降低越加显著     

机械合金化Al—Mg—Si—Cu元素粉末的特性

Al,Mg,Si和Cu元素粉末按6061铝合金成分配比进行了机械合金化（MA）,对其物相、合金化特性、晶格常数、晶粒尺寸及点阵应变作了测定和分析讨论。MA初期晶粒尺寸可以达到纳米级,最小晶粒尺寸20nm;粉末点阵应变最终达0．2％;Al晶格常数变化的总趋势是不断减小;塑性较好的元素粉末可在“面上”作短程扩散,合金化易于进行,可实现完全合金化;硬度较高的脆性元素粉末可在“面上”作短程扩散,合金化易于进行,可实现完全合金化;硬度较高的脆性元素粉末只在“点上”作短程扩散,合金化不易进行,难以实现完全合金化。