Al-Mg-Si合金Pre-β″与β″析出相的界面原子键络与性能

应用基于价键理论和能带理论建立的固体与分子经验电子理论(EET)和改进的界面TFD理论,将合金宏观性能的研究追溯到原子成键的电子结构层次,对Al-Mg-Si合金的pre-β″和β″析出相内部原子间的价电子成键及其与基体界面间形成的界面键络特征进行研究,计算析出相的键络强度、界面结合因子、晶体结合能、析出相与基体的界面能。两相的计算结果表明:pre-β′′相的界面能较小,析出相需要的形核功较小,因此,该相易于析出;而β′′相的界面能较大,则该相形核长大较难;这两个析出相与基体的相界面处的电荷密度连续性好,同时界面的原子键结合较强,使得相界面处内应力较小,界面结合较坚固,能够有效地提高合金的强度和韧性。这些结果与实验情况相符合。     

Al-Mg-Si合金β′析出相的界面原子键络对性能的影响

应用基于价键理论和能带理论建立的固体与分子经验电子理论(EET)和改进的界面TFD理论,对Al-Mg-Si合金的β′析出相内部原子间的价电子成键及其与基体界面间形成的界面键络特征进行研究,计算该析出相的结合能、析出相与基体的界面能。计算结果表明:β′相的键络强度较pre-β″和β″相的有所减弱,因此,β′相对合金的强化作用没有β″相的显著;β′相界面处的电荷密度连续性较弱,使得界面结合较弱,相界面处内应力较大,界面结合不够稳定。本研究将合金宏观性能的研究追溯到原子成键的电子结构层次。     

Al-Zn合金GP区的价电子结构分析

运用固体经验电子理论(EET)计算了Al-Zn合金GP区的价电子结构。计算结果表明，由于GP区晶胞的最强键上的共价电子数远比纯Al晶胞的最强键共价电子数多，M原子与Zn原子形成较强的共价键，因此，在Al-Zn合金中即使以较快的速度淬火，也容易在淬火过程中形成GP区。由于GP区的共价键络较强，使得合金硬度在GP区一开始形成时就稳步地提升，合金的硬度到中间相形成时达到最大值.     

光子晶体二元缺陷微腔的光传输特性

构造和研究了光子晶体插入式二元缺陷和替代式二元缺陷微腔的光学传输特性,结果表明:随着二元缺陷自身周期数增大,微腔透射谱中分立缺陷模的数目增加,且替代式二元缺陷微腔分立缺陷模多于插入式二元缺陷微腔;随着缺陷高折射率介质厚度的增大,二元缺陷微腔的缺陷模向中间靠拢呈现简并趋势,同时禁带两侧出现多组双缺陷模,且高频一侧出现双缺陷模多于低频一侧,但替代式二元缺陷微腔出现的双缺陷模数目多于插入式二元缺陷微腔;随着缺陷低折射率介质厚度增大,插入式二元缺陷微腔的缺陷模向低频方向移动同时呈现耦合分开趋势,且透射率逐渐降低,而替代式二元缺陷微腔的缺陷模则向中间靠拢呈现简并趋势,同时缺陷模整体向高频方向缓慢移动,而透射率保持100%不变。光子晶体二元缺陷微腔的光传输特性为光学滤波器、光学开关和激光器等的设计提供了参考。     

Al-Zn固溶体价电子结构与Spinodal分解反应

运用固体经验电子理论,采用平均原子模型对Al-Zn固溶体价电子结构进行计算.计算结果表明:Spinodal分解引起合金固溶体的共价键强度发生较大变化,且可以根据各固溶体相的共价键强度的变化对Al-Zn固溶体在室温下发生的Spinodal分解反应所引起的合金硬化以及合金硬度的提高做出合理解释.     

Al-Cu-Mg合金析出相的原子成键与性能

根据固体与分子经验电子理论（EET），计算Al-Cu-Mg合金时效初期形成的GPB区和S″相的价电子结构。结果表明，GPB区具有较强的共价键络，而S″具有较强的总共价成键能，这两种析出相的主体共价键络都对合金基体具有增强作用。同时从价电子结构层次和析出相中Al原子的总成键能力合理解释了GPB区演化为S和S相的相变机理，并说明了相变对合金的强化作用。     

Al-Zn-Mg合金固溶体的价电子结构分析

运用固体经验电子理论（EET），采用平均晶胞模型对Al-Zn-Mg合金固溶体价电子结构进行计算。结果表明．Al-Mg晶胞偏聚单元不能形成是由于Al-Mg键与α-Al基体的共价电子数相差很小，这两种晶胞偏聚能力相当，而Al-Zn-Mg晶胞中最强键Mg-Zn键最强，所以Zn和Mg同时加入对提高合金的强度效果更明显。     

Zr对Al-Li合金晶粒细化作用的电子理论分析

运用固体经验电子理论(EET),对Al-Li-Zr合金的价电子结构进行计算.结果表明:Zr与Al原子存在强烈的相互作用,在固溶体中形成Al-Zr偏聚区.Al-Zr原子的偏聚析出的细小Al3Zr粒子,均匀弥散分布在基体中,起到抑制晶粒长大,细化Al3Li晶粒的作用.Al3Zr和Al3(Zr,Li)粒子具有较强的Al-Zr共价键,不易被位错的切割折断,因而对位错的运动有较大的阻力,对合金起到强化作用.另一方面,共格复合相Al3(Zr,Li)的析出,可以降低共格界面错配度,使得界面键合强度分布较均匀,对提高基体的韧性是有益的.     

低温下含Zn,Ag或Sc的8090合金正电子寿命谱分析

在２５－２７５Ｋ范围内，测量了正电子在８０９０合金和含Ｚｎ，Ａｇ或Ｓｃ的８０９０合金的湮没寿命。结果表明，τ１＝１７５－１８７ｐｓ是典型的正电子在共格粒子δ＇（Ａｌ３Ｌｉ）上的湮没寿命；τ２对温度Ｔ有明显的依赖关系，只要同时考虑空位、晶界对τ２的影响，就可以很好地对这四种样品的τ２－Ｔ曲线作出解释，并可对空位的存在形式作出推断。     

Al-Cu合金中θ相的价电子结构分析

运用经验电子理论(EET)对Al-Cu合金薄膜析出相θ(Al2Cu)的价电子结构进行计算.结果表明θ相中的Cu-Cu键最强,其次为Al-Cu键,它们的强度都比金属Cu的最强Cu-Cu键要强.Al-Cu合金薄膜互连线的电迁移寿命与在基体晶粒中析出具有强的共价键络的θ相紧密相关.θ相的析出提高了合金强度,延长了合金电迁移寿命.