钨中溶质原子铬与空位的相互作用的第一性原理计算研究

钨铬(W-Cr)合金具有优异的物理性能,被认为是面向等离子体材料(PFM)中最有潜力的候选材料。而合金元素对辐照损伤演化过程的影响规律是钨合金优化设计的关键,深入研究溶质原子与辐照缺陷(如：空位)的相互作用有助于理解辐照损伤演化的微观物理机制。本文基于第一性原理方法,对W-Cr合金的溶质原子Cr占位、Cr与空位的相互作用及Cr含量对其影响规律进行了计算研究。发现相比于间隙位置,原子Cr更易占据置换位置,W中溶质Cr有偏聚的趋势;在辐照环境下,空位和自间隙原子均易与溶质原子Cr相结合,易加速W中富Cr相的析出;随Cr含量的增加,体系的形成能线性增加,因而结构越发不稳定。研究还发现超胞中单原子Cr的第二近邻空位的形成能最低,且低于W的本征空位形成能,因而溶质Cr与空位之间存在微弱的吸引;对于同一Cr含量,不同构型的空位形成能及空位和Cr的结合能均不同,且Cr含量越高,数值越分散;随着Cr含量的增加,平均空位形成能及空位与Cr的平均结合能均略有下降,因而溶质原子Cr附近空位更易形成,空位浓度更高,同样也表明溶质Cr与空位有微弱的吸引。这些结论将有助于深入理解W中溶质元素存在条件下辐照缺陷演化过程的微观物理机制。     

利用内耗证明富Al B2 Fe-Al合金中结构空位的存在北大核心CSCD

利用内耗方法对B2 Fe-Al合金中原子缺陷的运动特征进行了研究。结果表明,Fe57Al43合金的内耗行为表明降温测量时样品中残留的热空位不足以产生内耗峰。对于不同温度空冷以及空冷后在400℃时效不同时间的Fe47Al53合金,降温测量时有一个在410℃附近内耗峰(P2H峰),且峰高与热处理方式无关,而与结构空位有关。     

β钛中合金原子与间隙氧的相互作用及氧在β钛合金中扩散的第一性原理研究

利用第一原理平面波赝势方法研究β钛间隙原子氧与合金原子(Nb,Zr,Sn)相互作用以及氧在β钛中的扩散.氧在纯β钛中的扩散研究表明:在0 K下,由于β钛在低温下的结构不稳定性,氧在β钛中的稳定位置偏离高对称的八面体间隙位置,其扩散势能曲线为"W"型;随着电子温度的升高,β钛结构稳定性增加,扩散势能曲线趋于抛物线型.合金原子与氧的相互作用能计算结果表明,合金原子与其最近邻八面体中的氧相互排斥,与次近邻氧吸引.从合金原子与氧的化学作用及弹性作用两个角度对相互作用能进行分析.在TiNb中氧倾向于占据周围Ti原子较多且最近邻位置有Ti的八面体间隙.     

合金元素Si在钛合金中作用的研究进展

综述了Si在钛合金中作用的文献成果.主要内容包括Si在钛合金中存在状态及Si对钛合金室温、高温性能的影响.重点以蠕变和热稳定性能为主线,归纳总结了Si对钛合金高温性能的影响机理,并提出了含Si高温钛合金的设计原则,以期对以后高温钛合金的研究和设计提供帮助.     

Cu元素在二元等原子比合金中的扩散现象

研究了Cu₅₀Ni₅₀、Cu₅₀Co₅₀、Fe₅₀Ni₅₀、Fe₅₀Cr₅₀ 4种二元等原子比合金在镀铜并经850 ℃×10 h扩散处理后扩散层的显微组织及成分分布。结果表明,经过850 ℃×10 h扩散处理后,在Cu₅₀Ni₅₀等原子比合金中,由于适配空位的存在,Ni元素与Cu元素之间发生了明显的互扩散,并且Cu元素往往在晶界处发生互扩散;在Cu-Fe₅₀Ni₅₀扩散偶中,Cu元素和Fe元素之间发生了互扩散;但是在Cu-Fe₅₀Cr₅₀和Cu-Cu₅₀Co₅₀扩散偶中,各个元素均没有发生扩散。     

Ti600高温钛合金中析出物与蠕变性能的关系

根据Ti600合金中析出物的特点,设计5种热处理工艺,研究不同热处理工艺下合金的蠕变性能。结果表明:Ti600合金经1060℃固溶处理后,随着时效时间的延长,蠕变过程中动态析出效应逐渐减弱,合金对应的抗蠕变性能增强。在时效过程中,当有α2相形成时,合金具有最强的蠕变强化效应。Si元素无论是以固溶状态还是以析出状态存在,都具有蠕变强化作用,但固溶状态的强化效果优于析出状态的。固溶后时效时间的不同表明Ti600合金存在不同程度的蠕变动态析出强化效应,但是这种强化效应也伴随着析出物形成过程的扩散效应,这种扩散效应抵消了动态析出的强化效果。因此,为了强化蠕变性能,合金应该在充分时效的情况下使用。     

TiV合金中钒原子的行为研究

为了改善钛金属的储氢和保持惰性气体的综合性能并增加其抗氢脆能力 ,使用合金化手段引入合金元素钒 ,用XRD仔细分析了所制取的不同钒含量的合金。通过对XRD结果的分析发现钒原子进入钛晶格后 ,当V <4 0 %时 ,合金晶胞参数a ,c的变化主要是V的原子半径起作用 ;V >4 0 %时 ,V的电子电荷和原子半径同时起着显著作用。这些因素使晶胞参数c先变小后变大 ,而a则一直减小 ,这导致晶格中A ,B层的间距增大 ,层间的相互作用被削弱 ,因而使c轴方向上的晶格畸变加大。随着V含量的增加 ,单胞体积呈下降趋势 ,但在V为 5 %～ 7 5 %之间有一平台区。 ( 0 0 2 )和 ( 10 3 )晶面半高宽的异常增大则是由于不同相结构衍射角相近 ,且相应衍射面晶格畸变加大等因素综合作用的结果。     

金属中间隙原子的有效相互作用势

利用Hillert亚点阵理论和点阵静力学分析方法,建立了简谐近似下包含弹性效应即应变诱发相互作用的间隙合金总能量模型,获得了间隙原子间有效相互作用势.分别将描述基体亚点阵和间隙亚点阵的能破及其相互作用的点阵弊力学方程,在标准态附近作简谐近似,给出了包括化学相互作用势、Kanzaki力和动力学矩阵等系数的间隙合金总能量公式,再依据点阵静力学方程的平衡条件,确定了包含应变诱发相互作用的间隙原子间有效相互作用势.合金间隙原子间的有效相互作用势取决于化学相互作用势以及Kanzaki力与动力学矩阵耦合的应变诱发相互作用势,与原子种类、点阵参数及合金浓度相关.利用间隙合金的总能量模型计算了δ-Pu中He原子的有效相互作用势,结果表明,随着He原子浓度增加,间隙亚点阵常数增大,化学相互作用势和应变诱发相互作用势均减小,造成有效相互作用势降低.有效相互作用主要受应变诱发相互作用的影响.     

掺杂和空位对过渡金属碳化物电子结构的影响

本文通过发展ＬＭＴＯ－ＬＣＡＯ方法，给出了典型的过渡金属碳化物的紧束缚参量。在虚晶格近似和相干势近似下计算了有缺陷的复合材料的能带结构和态密度，从而比较好地揭示了掺杂和空位对材料的电子结构及物性的影响。该方法具有一定的可应用性。     

空位扩散诱导点缺陷环与富Cu相的相互作用

辐照诱导产生的点缺陷会加速核电站材料微观组织的演变,在很大程度上影响反应堆的寿命。本文基于相场法的四元连续相场模型,耦合了空位和间隙原子,利用该模型模拟了Fe-15at.%Cu-1at.%Ni-1at.%Mn合金在空位扩散机制下的相分离,研究了点缺陷与富Cu相的相互作用机理。结果表明,空位和间隙原子会促进富Cu相的长大和粗化,点缺陷初始浓度的升高会促进相分离,加快析出相的失稳分解速率,并且升高温度会延缓Cu原子和空位环的生长和粗化,点缺陷也可以增加一定的屈服强度,为探究空位扩散机制影响抗辐照材料性能方面提供了新的思路。     

原子吸收光谱法测定铝锂合金中锂

本文研究了用原子吸收光谱法在笑气－乙炔火焰中测定铝锂合金中锂的最佳条件，其电离干扰可通过加进钾盐来控制。应用本法测定合金中锂的含量，获得了满意结果。     

金属晶体中空位的化学位

本文基于纯金属中的原子／空位双组元模型,由空位的偏摩尔自由能定义给出了金属晶体中空位化学位的表达式。对于含有空位摩尔浓度为Ｃυ,其热力学平衡态空位摩尔浓度为Ｃ０的纯金属晶体,在环境温度为Ｔ时,其空位化学位的表达式则为：μυ（Ｃυ）＝ＲＴ＋ＲＴｌｎ（Ｃυ／Ｃ０）;热力学平衡态时为：μυ（Ｃ０）＝ＲＴ。上式中的第二项为由Ｊ．Ｐ．Ｈｉｒｔｈ＾「１」所给出的“相对于标准（热力学平衡）态的空位化学位”,而第     

不同气氛和熔融石英与涂层和未涂层钨钼合金的相互作用

钼和钨常被用作功能材料，因为它们具有优良的高温抗蠕变性能和抗熔融石英腐蚀的能力。但是，它们自身仍存在着一些缺点，因为在导管中存在能发生加强腐蚀的区域或者出现耐熔金属的结晶体生长导致表面的破坏及石英产品的尺寸偏差。因此，笔者欲通过研究耐熔金属的涂层或合金化处理来寻求适当的改良它们性能的方法。