Co-Ni-Al-Ti系L2_1/L1_2型双相金属间化合物合金热处理显微组织研究

对由 Ｌ２１型（Ｃｏ,Ｎｉ）２ＡｌＴｉ和Ｌ１２型（Ｃｏ,Ｎｉ）３（Ａｌ,Ｔｉ）两种有序相组成的Ｃｏ－Ｎｉ－Ａｌ－Ｔｉ系新型金属间化合物高温结构实验用合金进行了不同制度的热处理,并对相应的显微组织特征进行了分析研究,找到了控制显微组织以优化性能的热处理参数。     

掺杂Al的(In2Te3)0.09(SnTe)0.91化合物热电性能

以等摩尔分数的Al元素替代(In2Te3)0.09(SnTe)0.91中的In元素,利用放电等离子烧结技术、采用相同的工艺制备了(In2Te3)0.09(SnTe)0.91和(In1.9Al0.1Te3)0.09(SnTe)0.912种化合物,并对两者的微观结构和热电性能进行对比。结果表明,掺杂Al元素后,材料的Seebeck系数降低很小,电导率为1×1052.3×1051·m1,是掺杂前的2.43倍,晶格热导率L值大幅度降低。在693K时,掺杂Al后的化合物ZT值达到最大值0.4,是同温度下掺杂前ZT值的2倍。     

Zr含量对Al3(ZrxEr1-x)相价电子结构与合金性能的影响

用固体与分子经验电子理论(EET)计算研究了微量元素Er,Zr添加到铝合金中产生的Al3Er和Al(ZrIxEr1-x)相的价电子结构,探讨了不同Zr含量对Al3(ZrxFr1-x)相各电子结构参数的影响.计算结果表明:随着Zr原子含量的增加,表征强度性能的最强键上的共价电子对数na和相结构形成因子S会减小,这说明合金...     

Al含量对(V,W,Al)N复合膜微观组织和抗氧化性能的影响

采用多靶磁控溅射仪,制备不同Al含量的(V,W,Al)N复合膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪和热处理炉及热失重分析仪对(V,W,Al)N复合膜的微观组织、力学性能及高温抗氧化性能进行表征。结果表明:当Al含量低于14.86 at%时,(V,W,Al)N复合膜存在面心立方结构(V,W)N、WN相及六方结构V2N相,当Al含量高于14.86 at%时,薄膜存在面心立方结构(V,W)N、WN相及六方结构V2N和AlN相;随Al原子百分含量的增加,复合膜的硬度呈先增大后减小的趋势,当Al原子百分含量达到14.86 at%时,其硬度最大值为35.5 GPa;随Al含量的增加,(V,W,Al)N复合膜抗氧化性能提高了至少200℃。讨论Al含量对(V,W,Al)N复合膜性能的影响。     

Co-Ni-Al-Ti系L2_1/L1_2型双相金属间化合物合金的显微组织和力学行为研究

对于由 L2 1 型 ( Co,Ni) 2 Al Ti和 L12 型 ( Co,Ni) 3( Al,Ti)两种有序相组成的 Co- Ni- Al- Ti系新型金属间化合物高温结构用合金 ,经热处理后获得不同显微组织的高温压缩和室温断裂等力学行为进行了分析研究 ,确立了合金成分、显微组织和机械性能之间的关系 ,找到了进一步提高高温强度和室温塑性的途径。     

有序Al—Li金属间化合物的电子结构与结合性能

用固体价键电子理论对ＦＣＣ基有序ＡｌＬｉ金属间化合物的电子结构进行了分析，结果表明Ａｌ原子在这些化合物中杂阶状态没有发生变化。对结合能和体弹模量进行计算结果表明，这些ＦＣＣ基金属间化合物的结合能随晶包内共价电子数增加呈线性递减，而体弹模量则线性增加。还对计算结果与实验值以及其它方法的计算结果进行了比较与讨论。     

压力下Mg-Al-Ca合金中Al_2Ca相结构、弹性及电子性能的第一原理研究

采用基于密度泛函理论的CASTEP程序包,计算了不同压力下Al2Ca相的结构、弹性与电子性能。计算所得0 GPa下Al2Ca的晶格参数与实验和其他理论值相吻合。结果表明:随压力增大,Al2Ca相的体模量B、剪切模量G、杨氏模量E增大,材料的硬度增大;且压力低于30 GPa时,Al2Ca为脆性相,之后随压力的增大,材料呈延性,增大压力提高了材料的塑性和延展性。态密度计算结果表明:在压力0~50 GPa下,随压力增加,结构稳定性变差,但其结构仍然是稳定的,没有发生相转变。     

Nb2Al (100)表面的电子结构和相对稳定性

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Nb₂Al(100)表面不同终止端的电子结构、表面能和热力学性质。计算结果表明,由于表面弛豫和表面态的形成,所有终止端表面的电子结构均表现出增强的金属性质和减弱的共价性质。根据不同终止端表面的表面能计算,分析了非化学计量比表面的稳定性。在富含Nb和Al的条件下,C终止端表面(Nb₂₂Al₁₂)是热力学最稳定的表面。此外,计算了Nb₂Al(100)表面的功函数,表明该表面获得和失去电子的能力与形成前的纯元素表面相似。     

Ta合金化对γ′-Ni3Al相弹性性质与电子结构的影响

基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势平面波方法计算了合金元素Ta掺杂对y’-Ni3Al相弹性常数与电子结构的影响.计算结果表明:Ta的加入能有效提高Ni3Al相的弹性性质,使其弹性模量提高12.86％,形成的Ni3(Al,Ta)金属间化合物是一种塑性相,但其本征脆性要比Ni3Al大;使用总化学键的重叠布居,定量地计算了金属间化合物的共价键性能,结果显示Ta的添加能增加Ni3Al相共价键的强度;价电荷密度及态密度的进一步分析指出:Ni3(Al,Ta)相中化学键有方向共价键和金属键共存的特征.     

Al置换Si对CoSi电子结构及传输性能的影响

采用基于第一性原理的密度泛函理论全势线性缀加平面波法计算CoSi的电子结构及Si侧Al置换掺杂的CoSi0.875Al0.125的电子结构并分析两者的电子结构特征。结果表明:CoSi为典型的半金属化合物,在费米面处价带和导带存在部分重叠且在费米面处电子能态密度值比较低,因此其导电性能相对金属的导电性能稍微差一些;在理论计算的基础上,选择制备CoSi和CoSi0.88Al0.12两种单晶并测试了两种单晶在300~1 000 K之间的塞贝克系数、电阻率及300~480 K之间的热导率。随着温度的升高,CoSi的塞贝克系数变化不大,而CoSi0.88-Al0.12的塞贝克系数呈降低的趋势,且存在一由正向负的转变温度,随着温度的升高,CoSi和CoSi0.88Al0.12的电阻率都增大,CoSi的热导率逐渐下降,而CoSi0.88Al0.12的热导率先下降然后上升。     

First-Principles Calculations of Electronic Structure and Optical Properties of Si-doped Orthorhombic SrHfO3

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了正交相SrHfO3和以Si替换Hf方式形成的掺杂态SrHfO3的形成能,几何结构,电子结构和光学性质。负的形成能表明在由单元素形成Si掺杂态的SrHfO3的反应中,Si占居Hf位置与Sr位置两种情况在能量上是有利的,并且Si原子更加倾向于占居Hf位置。纯的SrHfO3计算得到的晶格常数与文献报道的实验值和理论值是一致的,而Si占居Hf位置后会导致SrHfO3的晶格常数减小。能带结构显示在掺入Si原子后会使带隙变小。布居分析与电荷密度图一致,说明在Hf位置掺入Si后掺杂位置附近的Hf-O键以共价键为主,Sr-O键以离子键为主。最后,对Si掺杂后SrHfO3在(100)方向上的介电常数、反射率、吸收系数、折射率进行了计算与分析。     

RhZr2电子结构和弹性性质的第一性原理

通过基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的第一性原理(First Principles),分别应用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)平面波超软赝势法,计算四方晶相RhZr2基态的电子结构和弹性系数矩阵。对四方晶相结构的RhZr2进行几何优化,对其能带结构、总态密度和分态密度以及差分电荷密度进行研究,并计算RhZr2晶体的原胞总能量与形成焓。计算得到RhZr2的弹性系数C11、C12、C13、C33、C44、C66分别为195.38、176.80、109.00、235.65、11.12、24.51GPa,体积模量为156.92(±2.22)GPa,在[100]、[010]和[001]方向上的杨氏模量分别为34.77、34.77、171.80GPa,切变模量Gxy、Gzx、Gzy分别为24.79、14.57、19.68GPa。     

Ab Initio Calculation of the Elastic and Optical Properties of Al3Sc Compound

The ab initio method has been performed to explore the elastic and optical properties of Al3Sccompound, based on a plane wave pseudopotential method. It can be seen that the calculatedequilibrium lattice parameter and elastic constants are in reasonable agreement with the previousexperimental data. The elastic constants satisfy the requirement for mechanical stability in the cubicstructure of the Al3Sc compound. The optical property calculations show that a strong absorptivepeak exists from 0-15eV and a relative small absorptive peak exists around 30eV. The form iscaused by the optical transitions between high s, p, and d bands, and the latter results from theoptical transitions from high s, p, and d bands to the low 2p band.     

Ca、Sr和Ba掺杂Mg_2Si弹性性能和电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理平面波赝势方法研究了合金元素X(X=Ca、Sr、Ba)掺杂Mg2Si的占位情况:(1)取代Mg原子位置;(2)取代Si原子位置;(3)间隙固溶到Mg2Si晶胞中。分析合金系Mg7Si4X,Mg8Si3X,Mg8Si4X的形成热和结合能可知,Mg7Si4X的形成热和结合能均为负值,且最小。表明Mg7Si4X更容易形成稳定化合物,具有较强的合金化能力,且Ca,Sr,Ba掺杂Mg2Si时有优先占据Mg原子的倾向。研究Mg7Si4X的弹性模量和电子结构发现:Mg7Si4Ca、Mg7Si4Sr为脆性相;Mg7Si4Ba为延性相,塑性最好;掺杂Ca,Sr,Ba使Mg2Si逐渐由脆性向韧性转变。Ca,Sr,Ba的掺入均使Mg2Si的电子态密度发生偏移,费米能级处的电荷密度增加,导电性增强,共价键作用减弱,合金系结构稳定性减弱。     

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。     

W热力学性质和弹性性质的第一性原理研究

使用第一性原理方法结合准谐近似理论研究了立方结构钨的热力学性质,包括平衡体积V、体弹模量B0、线膨胀系数α、熵S、振动自由能F、等压热容CP和等容热容CV随温度的变化关系。在计算体系的线膨胀系数、熵、振动自由能、等压热容和等容热容时考虑了热电子和热振动对自由能的贡献。计算结果表明：考虑热电子对自由能贡献后得到的线膨胀系数、熵、振动自由能和等压热容在0~2000 K范围内均与实验值符合较好。在得到平衡体积随温度变化的基础上,计算了钨立方结构的弹性性质,得到了弹性常数、体积模量、剪切模量和杨氏模量随温度的变化关系,所得结果与实验测量值符合较好     

n型掺杂BaSnO3的电子结构和光学性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论,从头计算了La以及Nb掺杂BaSnO3的稳定性、电子结构和光学性质。结果表明La以及Nb掺杂BaSnO3体系结构稳定,均为n型导电材料,在可见光区透过率大于80%,且La以及Nb掺杂BaSnO3明显改善了体系的导电性。计算结果为实验制备n型BaSnO3基透明导电材料提供了理论指导。     

Mg-Al-Sn-Y合金中二元相的电子结构与弹性性质的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的CASTEP程序包,计算了Mg-Al-Sn-Y合金中Mg_(17)Al_(12),Mg_2Sn和Al_2Y相的结构稳定性、电子结构和弹性性能等。合金形成热△H和结合能E_(coh)的计算结果表明,Al_2Y相具有最强的合金化能力与体系结构稳定性。电子结构的分析结果解释了这3种金属间化合物的结构稳定性机制和脆性本质。计算出了Mg_(17)Al_(12),Mg_2Sn和Al_2Y三相的3个独立的弹性常数,并进一步得出了体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等。分析表明Mg_(17)Al_(12),Mg_2Sn和Al_2Y三相均为脆性相,其中Al_2Y最脆且最硬。     

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.     

铝合金细化相Al3(Zr,Sc)的能量和弹性性质的第一性原理研究

微合金化是强化铝合金的重要手段,Sc作为铝合金有效的细化剂而引起广泛关注。实验研究表明,在铝基体中同时添加Zr和Sc,在铝基质中形成Al3(Zr,Sc)细化相,可以实现更好的晶粒细化。本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统地研究了不同Sc/Zr配比下形成的Al3(Zr,Sc)细化相的能量和弹性性质。结果表明,当Sc/Zr不高于1/3时,Al3(Zr,Sc)相具有较大的形成焓绝对值,细化相将优先于Al3(Zr,Sc)相析出。同时,Sc元素的加入有利于界面的形成,提高界面的结合强度和润湿效果,但高于1/3的Sc/Zr比对界面性能的提高并无积极作用。并且,Zr的加入可以有效提高细化相的弹性性能,并削弱Al3Sc的弹性各向异性特征。此理论研究指出,微合金化Zr和Sc的共同添加时Sc/Zr不高于1/3时,可以保证细化效果并大大降低合金的成本。