第一性原理研究反位缺陷对TiAl基合金力学行为的影响

采用第一性原理计算方法,计算了二元γ-TiAl基合金的广义层错能(GSFE)随成分的变化,获得了TiAl基合金中孪晶(TW)、普通位错(OD)、超晶格位错(SD_Ⅰ和SD_Ⅱ)等变形模式的形变势垒,分析了在外加应力作用下的变形模式选择,并讨论反位缺陷对二元γ-TiAl基合金塑性的影响。计算结果表明,TiAl反位缺陷能降低以超晶格内禀层错(SISF)为前缘分位错的TW变形模式的势垒,且扩大TW模式开动的剪切应力角度窗口,有利于改善TiAl基合金的塑性。Al_(Ti)反位缺陷则反之。Al_(Ti)反位缺陷降低了以复杂层错(CSF)为前缘分位错的OD和SD_Ⅱ变形模式的滑移势垒(γEB),而且扩大了它们开动的剪切应力角度窗口,可促进OD和SD_Ⅱ的滑移。由于CSF的滑移势垒比SISF高,因此,相较于以SISF为前缘分位错的TW变形模式,OD及SD_Ⅱ滑移对应的强度较高、塑性较差。计算结果较好地说明了Al_(Ti)反位缺陷对TiAl基合金塑性的改善没有TiAl反位缺陷明显的原因。     

太阳能电池制备工艺理论研究

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源,对太阳能电池的研究与开发也变得日益重要;但是太阳能电池的转化效率低,制备工艺复杂,使得成本一直居高不下,远不能达到大规模应用的要求。本文在现有的材料,电池结构和生产工艺的基础上,研究其转化效率不高的影响因素,进而提出优化方案。     

Ce-Mg合金体系弹性性质与电子结构的第一性原理研究

为了探讨Ce-Mg体系金属间化合物的力学性质与其晶体结构相联系的微观机制,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了3种立方Ce-Mg体系金属间化合物CeMg、CeMg2和CeMg3的电子结构和弹性性质。计算结果表明,CeMg3有最高的体模量和剪切模量,分别为41.1GPa和30.7GPa,CeMg2的体模量和剪切模量则在3种金属间化合物中最低,分别为35.1GPa和14.0GPa。CeMg、CeMg2和CeMg3均满足立方晶系力学稳定性要求,CeMg3与CeMg为脆性材料,而CeMg2为延性材料。各向异性性质分析表明,CeMg具有很高的弹性各向异性,而CeMg2的体模量、剪切模量以及杨氏模量尽管最低,但其显示出良好的各向同性性能。计算CO-HP及电荷密度分布揭示了Ce-Mg合金体系弹性性质的变化与体系中化学成键差异密切相关,晶体中Mg-Mg键较强的材料比晶体中Ce-Mg键较强的材料有着更好的延展性。     

亚共晶Al-Si合金中微量元素La变质共晶Si的关键影响因素EI北大核心CSCD

理论分析了亚共晶Al-Si合金中微量元素La变质共晶Si的关键影响因素。结果表明,La在α-Al中最大固溶度及La与Al、Si的相互作用参数决定其对共晶Si的变质效果。当La的添加量低于其在α-Al中最大固溶度时,La分布在α-Al和共晶Si中,其变质效果随着La添加量的增加而增加。当La的添加量大于其在α-Al中最大固溶度时,由于La与Al、Si的相互作用参数较大且2者相近,会形成含Al、Si、La的三元化合物,计算结果表明,在各种可能Al、Si、La的化合物中,AlSiLa的形成热较大,且与Al熔体间的界面能较低,最易在熔体中形成;此时,La分布在α-Al、AlSiLa和共晶Si中,其中La在α-Al和共晶Si中的浓度基本不随La添加量的增加而变化,变质效果亦基本保持不变。当变质元素的添加量接近其在α-Al中的最大固溶度时,变质效果最佳。