ZrV2体系的第一原理研究

基于局域密度泛函理论，结合赝势方法，研究了ZrV2-H体系的结构及其能量性质，研究结果表明，H原子填入ZrV2晶胞中的2Zr2V四面体间隙所形成的氢化物最稳定，填入1Zr3V四面体间隙所开成氢化物的稳定性次之，填入4V四面体间隙所形成氢化物的稳定性最差，吸H前后ZrV2合金晶体结构类型不变，随含H量增大，晶格常数增大，当H／ZrV2小于2．0时，ZrV2的氢化物应具有较强的抗粉化能力，H在ZrV2合金中的固溶度小，p-C坪台度，室温平衡压低，有利于贮存氢同位素。     

金属Mg晶格稳定性的第一原理电子结构计算

采用最小二乘法对SGTE纯单质数据库中金属Mg的Gibbs能表达式进行了重新评估,得到了比SGTE数据库更精确的结果;同时,将SGTE数据库的晶格稳定参数外推至0K,与第一原理总能赝势平面波方法的结果进行了对比,发现第一原理的晶格稳定参数结果为△Gbcc-hcp>△Gfcc-hcp>0,与SGTE外推结果一致。同时,研究还发现:第一原理总能平面波赝势方法计算的hcp-、fcc-和bcc-Mg的晶格常数和原子体积比实验值以及投影缀加波方法得到的结果偏大,结合能出现了完全相反的结果,并且3种结构的部分s态电子转化为p态电子形成了更强的化学键。     

Ti1-xVx及Ti1-xNbx合金晶格参数、体模量及相稳定性的第一原理研究

利用基于密度泛函理论的第一原理精确Muffin-Tin轨道(EMTO)方法结合相干势近似(CPA),研究了Ti_(1-x)V_x与Ti_(1-x)Nb_x合金中α(α′),ω及β相的晶格常数、体模量及相稳定性随成分的变化.结果表明,Ti-V合金中随着V含量的增加,α(α′)相晶格参数a_α减小,c_α/a_α略有增加,ω相晶格参数a_ω及c_/a_ω同时减小,β相晶格参数a_β减小;Ti-Nb合金中随Nb含量的增加,a_α几乎不变,c_β/a_α增加,a_ω增加,c_ω/a_ω减小,。a_β几乎不变.随V及Nb含量的增加,ω与β相的晶格错配度线性增加.V和Nb均能提高三相的体模量,且增加β相对于其它两相的稳定性.     

Ti_(33)V_(20)Cr_(47)合金粉末吸氢动力学研究(英文)

研究了温度、初始压力、粒度对Ti33V20Cr47合金吸氢动力学性能的影响。研究发现,合金的吸氢过程控速环节为三维扩散,表观活化能为25.7±0.8kJ/mol。合金的反应速度随温度的升高而加快。由于Ti33V20Cr47合金有2个吸氢平台,在1.5MPa和2.5MPa压力下比在3.5MPa压力下更先完成吸氢。合金反应速度随合金粒度的增大而加快。原因是合金吸氢过程为放热过程,粒度越大,吸氢产生的热量越不容易耗散,温度越高,导致吸氢越快。     

低价锆氧化物Zr3O的结构、热力学和弹性性质第一性原理研究(英文)

采用第一性原理系统地研究3种Zr₃O晶形(空间群分别为R■c (斜方六面体)、R32 (斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr₃O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr₃O结构在动力学和热力学上均具有稳定性。获得了3种Zr₃O晶形在0～1500 K温度范围内的熵、焓、吉布斯自由能、比热容、热膨胀系数和弹性模量等性质。发现3种Zr₃O晶形在0K时的相对稳定性顺序为Zr₃O (R■c)> Zr₃O (R32)> Zr₃O (P6₃22);然而,在50 K时Zr₃O(R■c)转变成Zr₃O (R32),在540K时转变为Zr₃O(P6₃22)。相较于其他2种Zr₃O相,Zr₃O(R...     

Fe_(0.85)Mn_(0.15)Ti_(0.9)M_(0.1)(M=Zr,V,Ca)合金的贮氢性能

系统地研究了 Fe0 .85 Mn0 .1 5 Ti0 .9M0 .1 (M=Zr,V,Ca)合金的贮氢性能。研究结果表明 :Fe0 .85 Mn0 .1 5 Ti0 .9Zr0 .1 合金在室温下经几分钟的孕育期就可吸氢 ,但合金在氢化过程中形成了氢含量很高的α相 ,导致合金的贮氢量降低 ,同时还使 p- c- T曲线的平台特性变差 ;Fe0 .85 Mn0 .1 5 Ti0 .9V0 .1 合金的活化性能进一步得到改善 ,在室温下几乎不需要孕育期就可以吸氢 ,但同时要降低合金的贮氢量 ,而对合金的 p- c- T曲线平台特性影响不明显 ;用 Ca取代 Fe0 .85 Mn0 .1 5 Ti合金中的部分 Ti则对合金的贮氢性能影响不明显。通过 XRD分析认为 ,上述性能的变化主要与合金中出现第二相有关     

混合稀土贮氢合金(Ml)_x(Ni_(3.8)Co_(0.75)Mn_(0.4)Ti_(0.05))相结构与性能的研究

对 (Ml) x(Ni3.8Co0 .75Mn Ti0 .0 5)合金 (x =0 .90～ 1 .1 0 )的相结构 ,热力学性能及合金电极的充放电性能进行了研究。结果表明 :在 x <1 .0 0的成分范围内 ,合金保持单一的 La Ni5相 ;当 x≥ 1 .0 0时 ,合金中析出多种第二相 ,且总量随 x的增加而增多。随着 x的增加 ,合金的晶胞体积及氢化物生成焓 (-ΔH )增大 ,吸放氢平台压力降低 ,宽度增加。合金的最大放电容量在 x =1 .0 0 时达到最大值 (30 7.7m Ah/g)。x <1 .0 0 合金的循环稳定性优于 x≥ 1 .0 0 合金。     

TiNi合金B2奥氏体中Ti位Ni诱导的晶格失稳

提出了点缺陷扰动策略,并利用此策略证实Ti位Ni实际上引起了B2奥氏体局域晶格失稳。失稳终态相的结构特征是从扰动位出发的一维方向上的100B2原子列收缩和111B2原子列膨胀。失稳终态相的能量低于B2相,最低能量比B2相低20 meV/atom,在Ti位Ni浓度达到2%～4%时出现。与奥氏体情况相反,Ti位Ni无法令B19′马氏体失稳。Ti位Ni显著降低TiNi合金相变温度的现象一定程度上来源于此。     

H2在Mo(001)表面吸附的第一原理研究

采用第一原理的密度泛函理论(DFT)计算了H2分子在Mo(001)表面的吸附,得到了吸附构型的各种参数,并且计算了H2分子在Mo(001)表面3个位置(顶位,桥位,穴位)吸附后的能量,结果表明在穴位吸附能最高。分析了H原子与Mo原子最临近距离dH-Mo与H2分子的键长在吸附前后的变化;通过对H2分子及在Mo(001)表面吸附的态密度图的分析,最后得出吸附主要原因是由于H2分子的1s轨道与Mo的4d轨道发生相互作用。     

用含KBH_4碱液处理改善MINi_(3.7)Co_(0.6)Mn_(0.4)Al_(0.3)贮氢合金电极的动力学性能

研究了用表面改性处理对ＭＩＮｉ３．７Ｃｏ０．６Ｍｎ０．４Ａｌ０．３贮氢合金电极动力学性能的影响．结果表明：用含 ＫＢＨ４碱液处理合金粉末可有效地提高氢化物电极的高倍率放电能力 ＨＲＤ,交换电流密度Ｉ０,极限电流密度ＩＬ和α相中氢的扩散系数Ｄ等各项动力学性能,而且ＫＢＨ４的浓度越高（＜０．０３ ｍｏｌ／Ｌ）,动力学性能提高得也越大当碱液中所含 ＫＢＨ。浓度相同时氢在相中的扩散系数Ｄ的增加要小于交换电流密度Ｉ０的增加． ＫＢＨ４碱液处理对 ＭＩＮｉ３．７Ｃｏ０．６Ｍｎ０．４Ａｌ０．３贮氢合金电极动力学性能的改善导致合金电极的阴、阳极极化明显减小     

LiN2H3BH3和LiNH2BH3储氢材料的第一性原理研究

本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法, 研究了储氢材料LiN₂H₃BH₃的高温相(简称α-LiHB), 低温相(简称β-LiHB)和LiNH₂BH₃(简称LiAB)的晶体结构, 能带结构, 态密度以及化学键性质. 氢原子解离能的计算表明与Li₊相连的H_δ (N₁)在初始析氢阶段起主导作用, 低温β-LiHB较高温α-LiHB更易于析氢. 然后, 通过Dmol₃计算的HOMO和LUMO图表明α-LiHB可能析氢途径为H-N₁…B和H-N₂…B, 而β-LiHB 和LiAB仅有H-N₁…B途径. HOMO-LUMO的能隙大小表明LiAB, α-LiHB和β-LiHBH的化学稳定性为: LiAB＞α-LiHB＞β-LiHB. 以上所有研究都为实验合成的多相LiHB提供了一定的理论基础.     

添加Mn和Ce对Ti0.27Cr0.33V0.4合金储氢性能的影响

采用XRD、SEM/EDS和PCT测试等方法,研究了添加Mn和Ce对于(Ti0.27Cr0.33V0.40)100-xMnxCey合金的组织结构和储氢性能的影响。结果表明:Mn的添加促进了富Ti相的析出,减小了合金bcc主相的晶格常数,平台压升高,残余氢量减小,当Mn含量为8at%时其有效储氢量达到最大值,在此基础上添加Ce,有效抑制了富Ti相的析出,促进了合金成分的均匀分布,增大了合金的晶格常数,改善了合金的平台性能,提高了合金的最大吸氢量和有效储氢量。     

储氢合金La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5及其氘化物的

用X射线衍射(XRD)、中子衍射(NRD)和Rietveld全谱拟合方法分析和研究PuNi3型La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金及其充氘后的氘化物晶体结构。结果表明,退火合金La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5由主相(La,Mg)Ni3相(PuNi3-type)和少量LaMgNi4相(MgCu4Sn-type)及La2Ni7相(Ce2Ni7-type)组成;Co元素在(La,Mg)Ni3相中主要分布在AB5单元中6c和AB5/AB2单元共格处的18h位置上;合金充满氘后形成了La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5D4.0,D原子在(La,Mg)Ni3相中主要占据RM5单元中的36i2、18h5、6c4及RM2单元内的6c1、18h3和18h1位置上,其中RM5单元中的氘含量为6.5(1)D/f.u.,而RM2单元中吸纳的氘量为3.2(2)D/f.u.。充氘后La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5D4.0晶胞整体基本呈各向同性膨胀(δa/a=7.1%,δc/c=9.1%),但在RM2单元中其各向异性膨胀较大(δc/c=15.8%,δV/VRM2=32.8%),而在RM5单元中各...     

第一性原理研究合金元素对3C-SiC/Mg界面的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究掺杂单个Al、Zn、Cu、Ni、Li、Zr原子对3C-SiC/Mg体系界面结合的影响,选取代表性的Zn原子和Zr原子进行Mulliken电荷、重叠布居数和态密度计算分析。结果表明,3C-SiC/Mg界面模型最稳定的堆垛结构是将5层的Mg（0001）堆垛在10层的 3C-SiC（111）面上,C封端的中心型模型在6种3C-SiC/Mg模型结构中分离功最大,界面间距最小,界面的润湿性最好;掺杂Zn原子后,3C-SiC/Mg-Zn体系的分离功减小,掺杂的Zn原子与Mg原子成反键,态密度中赝能隙变小使得3C-SiC/Mg-Zn体系的共价键性减弱,不利于3C-SiC/Mg-Zn界面结合; 掺杂Al、Cu、Ni、Li、Zr原子后,体系的分离功增大,Zr原子对界面润湿性的改善效果最好。掺杂Zr原子后,界面层Mg原子与Si原子的反键消失,与C原子在界面处形成Zr-C强共价键,态密度离域性增强,成键能力增强,导致3C-SiC/Mg-Zr体系的分离功增大最多。     

氟化处理对La0.67Mg0.33Ni2.25Co0.75贮氢合金电化学性能的影响

采用扫描电镜、充放电测试、线性极化和电位阶跃等方法研究了氟化处理对La0.67Mg0.33Ni2.25Co0.75贮氢合金电化学性能的影响。结果表明,氟化处理提高了合金电极的循环稳定性,合金电极50次充放电循环后的容量保持率显著提高。同时,氟化处理也提高合金电极的交换电流密度,降低极化电阻,并且有利于氢在合金中的扩散,从而显著改善合金的高倍率放电性能 (HRD)     

基于正交试验Ti0.33Al0.67N膜层制备工艺研究

选用纯Ti靶与Ti0.33Al0.67合金靶制备Ti0.33Al0.67N膜层,在对基体材料进行离子渗氮之后,采用正交试验对多弧离子镀中的工艺参数进行优化,通过观察膜层结合力、表面形貌、显微硬度和膜层厚度选择最佳的工艺参数.     

La（0.67-x）（Ti/Zr）xMg0.33Ni2.5Co0.5（x=0～0.15）贮氢合金结构和电化学性能

采用感应熔铸＋热处理的方法制备了La（0.67-x）（Ti/Zr）xMg0.33Ni2.5Co0.5合金.结构分析表明,合金由PuNi3型相、Ce2Ni7型相、MgCu4Sn型相和Ti-Ni或Zr-Ni合金相等组成;Ti/Zr元素在PuNi3型物相和Ce2Ni7型物相中没有固溶,而是单独以Ti-Ni和Zr-Ni合金的形式存在;随Ti和Zr含量的增多,合金中PuNi3型物相的单胞体积呈线性减小趋势.Ti和Zr元素的掺入提高了合金的吸放氢平台,降低了合金的贮氢量.电化学研究表明,Ti/Zr元素显著提高了合金电极的高倍率放电性能,但过量的Zr元素会恶化合金电极的电催化活性;Ti/Zr元素的掺入对合金电极循环稳定性有一定改善,但同时会降低合金电极的电化学放电容量.     

B2FeAl合金晶格动力学的嵌入原子模型计算

应用改进分析型EAM模型，系统计算了B2FeAl合金的晶格动力学性能，包括晶格常数、形成热、弹性常数、声子谱、态密度、比热、德拜温度和热膨胀系数等，并将计算结果与已有实验数据及其他理论计算结果进行了比较。总的来说，仅从合金组成元素的性质出发，不涉及合金本身性质而构建的改进分析型EAM模型成功地描述了B2FeAl合金原子间的相互作用，所得计算结果与实验值符合很好。     

Cr、Mo和W对FeAl金属间化合物电子结构和力学性能影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了B2型FeAl金属间化合物的Fe8Al8和Fe8XAl7(X=Cr,Mo和W)超晶胞系统总能量、结合能、晶格常数、弹性常数、态密度和差分电荷密度,研究了合金元素对B2型FeAl金属间化合物晶体结构、电子结构和力学性能的影响。根据系统驰豫和几何优化确定了合金系统的稳定晶体结构;计算结果表明:随着加入元素原子半径的增大,合金的晶格常数相应增大,Fe8WAl7的晶格常数最大,Fe8CrAl7的晶格常数最小。Cr、Mo和W的加入均提升了FeAl的体模量、剪切模量和弹性模量以及改善了FeAl的脆性,其中Mo的加入对FeAl的脆性改善作用最大。根据电子结构和Cauchy压力参数计算结果的分析,FeAl金属间化合物为脆性相,主要原因是其电子结构中Fe的s、p、d态与Al的s、p态存在电子轨道杂化,呈明显的共价键特征。合金元素改善FeAl脆性的微观机理为:合金元素原子以d轨道电子为主参与了FeAl金属间化合物的电子杂化,增强了FeAl合金的结合能力;合金元素原子的加入使电荷转移量增加,增强了原子间离子键成分的作用,提高了FeAl合金的稳定性。