含Sc航空7075合金的疲劳裂纹萌生及扩展行为

对不同含量Sc微合金化的7075合金进行了疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展的对比研究,并对其作用机理进行了分析。结果表明,随着Sc含量的增加,合金的疲劳萌生寿命和强度比都呈现先增加而后降低趋势,在Sc含量为0.24%时,疲劳萌生寿命和强度比最大;当应力比为0.1时,在Sc含量为0.24%时合金具有最大的疲劳裂纹扩展阻力,而当应力比为0.5时,在Sc含量为0.48%时合金具有最大的疲劳裂纹扩展阻力,这可能与细小的晶粒尺寸和较多的第二相阻碍裂纹扩展有关。总而言之,在7075合金中加入0.24%Sc具有最佳的疲劳性能和断裂韧性。     

Al-Mg合金晶粒细化及电子机制研究

采用第一原理赝势平面波法，计算了单独添加微量Sc、Zr及复合添加Sc、Zr后Al-Mg体系的能量与电子结构。结果显示：与纯Al和Al-Mg比较，Al-Sc、A1-Mg-Sc、Al3-Sc、Al-Zr、Al-Mg-Zr、Al3-Zr、Al-Sc-Zr、Al-Mg-Sc—Zr的负合金形成热与结合能增大，表明这些晶胞在Al-Mg合金体系中易形成且结构稳定；对电子态密度进一步分析发现，与单独添加Sc或Zr相比，复合添加Sc、Zr时，晶体在费米能级附近的低能区有更多的成键电子；复合添加Sc和Zr，合金体系结晶凝固时，有更多的晶粒提供非均匀形核作用的场所，因而晶粒细化的效果明显好于单独添加Sc或Zr。     

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.     

Ce与Cr协同作用B2-NiAl合金力学性能的理论研究

本文采用第一性原理赝势平面波方法,基于虚拟晶体势函数近似(VCA),研究了不同浓度x (x=0~2.2%,原子百分比)的Ce和Cr 单独及协同合金化对B2-NiAl晶体弹性模量E、剪切模量G、 Cauchy压力参数及G/B0比值的影响。结果表明：Cr占据Ni原子位能显著提高B2-NiAl合金的剪切模量G和弹性模量E, 而Ce占据Al原子位则能降低其合金的G和E;随着合金化浓度提高到2.1%,Cr占据Al原子位能改善B2-NiAl合金的延性,而当Ce取代Al原子位协同Cr取代Al原子位时,对其延性的改善效果比各自单独合金化的效果更显著,且以合金化浓度为2.0%时为最佳效果。这一理论计算很好的重现了实验中Ce与Cr协同合金化明显提升B2-NiAl合金室温延性的现象。电子态密度分析显示,Cr原子或者Cr协同Ce原子能够削弱B2-NiAl晶体当中的Ni(d)-Ni(d)主要成键峰的杂化效应,降低主要成键峰的方向性。     

微量P对NiAl力学性能影响的理论研究

采用第一原理赝势平面波方法和基于虚拟晶体势函数近似(VCA),计算了P微合金化(浓度x<0.2at%)时完整与缺陷B2-NiAl晶体的弹性性质,并采用弹性常数C44、Cauchy压力参数(C12-C44)、杨氏模量E、剪切模量G及其与体模量B0的比值G/B0等,表征和评判了P微合金化浓度x对NiAl金属间化合物延性与硬度的影响。结果表明:无论是理想NiAl晶体,还是含Ni空位或Ni反位的NiAl缺陷晶体,P合金化不能有效的影响其硬度的变化趋势;随着P合金化浓度的稳步增加,理想NiAl晶体的Cauchy压力参数和G/B0比值的变化再现了0.07at%的P可以提高NiAl的室温压缩塑性的实验结果,而缺陷NiAl晶体的Cauchy压力参数和G/B0比值的变化比较好的解释了实验上出现0.03at%的P提高NiAl室温压缩塑性可能是因为Ni反位协同占据Al原子位的P相互作用的缘故。     

西南喀斯特地区不同石漠化阶段土壤黏土矿物组成及其含量变异研究

为了探索西南喀斯特地区土壤中黏土矿物组成及其含量的变异规律,以贵州省普定县和荔波县不同石漠化阶段典型土壤的黏土矿物为例,采用X-射线衍射仪图谱分析方法,计算得到黏土矿物组成及其含量,探讨不同石漠化阶段黏土矿物组成变化规律及其含量之间的线性关系。结果表明:不同石漠化阶段黏土矿物的组成是相同的,均为高岭石、蒙脱石和伊利石;在未石漠化、轻度石漠化、中度石漠化阶段,蒙脱石在剖面表层的质量分数分别为27.82%、29.34%、58.32%,高岭石分别为21.39%、31.81%、36.93%,伊利石分别为50.79%、38.85%、4.75%;在西南喀斯特地区,各石漠化阶段伊利石与蒙脱石的含量之间以及伊利石和高岭石的含量之间都呈显著的线性相关,相关系数分别为-0.9703、-0.9456;西南喀斯特地区土壤相似的成土作用和成土环境造成了黏土矿物相同的组成,而黏土矿物含量的差异说明各成土作用的程度或阶段是不同的;粉粒中的黏土矿物主要为石英和白云母,而砂砾中的黏土矿物主要为石英。     

超声对受限撞击流微观混合性能的强化

为了进一步提高受限撞击流反应器内纳米颗粒结晶性能,在反应器中引入超声场来强化反应器内入射流撞击区域上方“三角区域”流动与微观混合过程。采用Villermaux-Dushman平行竞争反应体系对超声强化的受限撞击流反应器内微观混合过程进行实验研究,使用离集指数、微观混合时间以及达姆科勒数对反应器内微观混合性能进行表征。结果表明：低频超声场通过诱导超声空化效应能有效地强化撞击流反应器内微观混合过程,低雷诺数时效果更为明显。与未施加超声相比,在超声作用下离集指数减小10.9%～23.5%,微观混合时间从0.000 16～0.000 43 s缩短至0.000 14～0.000 33 s。研究发现该反应器在所有工况下达姆科勒数均小于1,表明该化学反应由微观混合过程主导。     

B2-NiAl晶体Cr微合金化力学效应理论研究

基于虚拟晶体势函数(VCA)近似,采用密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,通过对比分析了不同的Cr微合金化浓度x(x=0～1.0％,原子百分比,下同)对B2-NiAl Cauchy压力参数、晶体弹性常数C44、剪切模量G及G/B0比值、弹性模量E的影响.微观电子能态密度分析结果表明:Cr原子取代Ni原子位或取代Al...