贵金属Cu、Ag、Au的电子结构和物理性质

由纯金属单原子理论(OA)确定了面心立方结构(FCC)贵金属Cu、Ag、Au的电子结构依次为[Ar](3dn)5.58(3dc)4.21(4sc)0.23(4sf)0.98、[Kr](4dn)4.87(4dc)4.56(5sc)0.66(5sf)0.91、[Xe](5dn)4.20(5dc)4.90(6sc)1.57(6sf)0.33,并确定了Cu、Ag、Au的密排六方结构(HCP)和体心立方结构(BCC)两种初态特征晶体和初态液体的电子结构。根据自然态的电子结构定性解释了熔点、拉伸强度、维氏硬度、体弹性模量、电导和热导率物理性质差异与电子结构的关系,定量计算了晶格常数、结合能、势能曲线及线热膨胀系数随温度的变化。根据非自然态的电子结构,定性解释了晶体结构BCC和HCP的关系。     

AuCuI（A8AuA4Cu）化合物无序化路径跟踪的原子移动新机制

以由AAu8和ACu4干基因组成的AuCuI（AAu Cu8 A4）化合物的无序化实验路径为例,介绍了3个发现和1个方法。发现AuCuI（AAuCu8A4）化合物抗拒温度变化保持结构稳定性的能力归因于AAu8和ACu4基因的势阱深度远超过其振动能,这导致其无序化实验路径是亚平衡的;发现AuCuI（AAu Cu8 A4）适应温度变化改变结构的原子移动新机制是合金基因的＂共振激活-同步交换＂机制,这导致无序化是非均匀性和递次性的亚平衡转变;发现无序化过程中存在跳变有序度,导致存在跳变温度和升温速度增加跳变温度降低的＂逆反效应＂,即所谓的＂Retro效应＂。采用实验混合焓路径法,建立了一整套亚平衡全息网络路径图。     

钙钛矿化合物SrFe_(1-x)Cu_xO_(3-δ)(0≤x≤0.3)的制备及磁性

采用溶胶-凝胶法制备钙钛矿结构化合物Sr Fe1-xCuxO3-δ(0≤x≤0.3)的多晶样品,通过X射线衍射(XRD)结合Rietveld结构精修方法研究该化合物的晶体结构,并使用物性综合测量系统(PPMS)研究其磁性能。精修结果表明掺Cu可使样品发生结构转变,x=0的样品为I4/mmm点群的正方结构,而x=0.1,0.2,0.3的样品均为Pm 3 m点群的立方结构,晶格常数随Cu含量的增加而减小。磁性测量的结果表明Cu含量越高,造成铁磁和反铁磁相互作用的竞争越激烈,形成自旋玻璃态;x=0.1,0.2,0.3的样品转变温度低于x=0的样品,但随Cu含量增加,x=0.1,0.2,0.3的样品转变温度逐渐升高;随Cu含量增加,Fe/Cu位的有效磁矩减小。     

以无序合金的实验数据为基础的Au3Cu,AuCu3,AuCuⅠ和AuCuⅡ的特征原子占据图

根据无序Au1-xCux合金的实验生成热和晶格常数得到只考虑近邻原子组态的特征原子的势能、体积和电子结构,计算L12-Au3Cu,L12-AuCu3和L10-AuCu化合物的特征原子占据(CAO)图、电子结构、能量和体积性质.Johasson-Linde(J-L)模型的CAO图表明,AuCuⅠ-AuCuⅡ转变是一个放热且体积缩小的反应,但正好与实验现象相反.根据Guymont-Feutelais-Legendre(G-F-L)模型的CAO图,AuCuⅡ晶胞由两个周期反相(PAD)的AuCuⅠ区域和两个PAD边界区域组成;从G-F-L模型的CAO图得出的公式可用来计算PAD AuCuⅠ区域和PAD边界区域的能量性质、体积性质和有序度及AuCuⅡ相的平均性质,计算结果与实验现象相吻合.     

FP-SSA框架中Au_3Cu型有序合金相的特征原子势能配分函数

介绍以第一原理合金电子理论为基础的系统合金科学(FP-SSA)框架中Au3Cu型有序合金的特征原子势能(CAPE)配分函数。主要创新内容如下:以基本原子团{AiA u·[(I-i)Au,iCu]}和{AiC u·[(I-i)Au,iCu]}序列的中心特征原子Ai Au和AiC u为结构单元序列,替代原子对和原子团,建立了合金相的特征原子排列模型;以配位原子团[(I-i)Au,iCu]对作用于特征原子势场影响的方式替代原子对能量相互作用和原子团能量相互作用方式,以特征原子势能能级代替原子对能级和原子团能级,建立了合金相的特征原子势能相加定律,计算合金相及其组元的平均势能;在特征原子排列的简并因数与特征原子势能能级一致的条件下建立CAPE配分函数和计算组态熵。此函数揭示了当今流行的固溶体理论的不足之处,为建立特征Gibbs能配分函数奠定了基础。     

Thermodynamic properties of stable and metastable phases of Pt metal

Isometric heat capacity cv and isobaric heat capacity cp of Pt with stable and metastable phases were calculated by using pure element systematic theory. These results are in excellent agreement with of SGTE (Scientific Group Thermodata Europe) database and JANAF (Joint Army-Navy-Air Force) experimental values. The calculation results of cv and cp of Pt metal in natural state are in good agreement with those calculated by FP(first-principles) method. It is found that the electron devotion to heat capacity is important to adjust in OA(one-atom) method while calculating heat capacity. The full information about thermodynamic properties of Pt metal with stable and metastable phases, such as entropy(S), enthalpy(H) and Gibbs energy(G) were calculated from 0 K to random temperature. The results are in good agreement with JANAF experimental value. In contrast to SGTE database, the thermodynamic properties from 0 K to 298.15 K are implemented.     

Au_3Cu-亚格子系统的合金基因Gibbs能配分函数和平衡全息网络相图(英文)

以Au3Cu-亚格子系统为例,介绍了3项发现:第一,至今阻碍金属材料科学进步的第四大障碍是研究者们尚未认识到一个真正的合金相Gibbs能函数应由合金基因序列和它们自己的Gibbs能级序列构建的Gibbs能配分函数导出。第二,建立合金基因Gibbs能配分函数的六条规则,特别证明了计算合金组态熵的简并因子中结构单元占居Gibbs能级的概率应按照组元占居格点的概率方式简并;第三,以前研究者从未预料到的主要特征:具有一条没有有序相和无序相共存区的单相相界线;相界线顶点成分和温度远偏离Au3Cu化合物临界点的成分和温度;在0 K时,Gibbs能随成分变化曲线上的最低点成分远偏离Au3Cu化合物的成分;Au3Cu-型长程有序合金的理论极限成分范围由第一跳变有序度决定。     

Electronic structure of Au-Cu alloys

By studying the correlativity between energy, volume and electronic structure of characteristic crystals and bound conditions of OA theory, the potential energy function, atomic volume interactive function and electronic structure of Au-Cu alloys have been determined. Then following the general Vegard‘s law in characteristic theory, the electronic structure and properties of disordered continue solid solution and three ordered alloys with the maximum ordering degree are calculated. It is found that the non-bonding electrons and near-free electrons in outer shell will transform to covalent electrons during alloying. By analyzing the variation of electronic structure and cohesion of ordering and disordered alloys, the transformation of order-disorder transition Au-Cu alloy has been studied.     

Au3Cu-亚格子系统的合金基因Gibbs能配分函数和平衡全息网络相图（英文）

以Au3Cu-亚格子系统为例,介绍了3项发现:第一,至今阻碍金属材料科学进步的第四大障碍是研究者们尚未认识到一个真正的合金相Gibbs能函数应由合金基因序列和它们自己的Gibbs能级序列构建的Gibbs能配分函数导出。第二,建立合金基因Gibbs能配分函数的六条规则,特别证明了计算合金组态熵的简并因子中结构单元占居Gibbs能级的概率应按照组元占居格点的概率方式简并;第三,以前研究者从未预料到的主要特征:具有一条没有有序相和无序相共存区的单相相界线;相界线顶点成分和温度远偏离Au3Cu化合物临界点的成分和温度;在0 K时,Gibbs能随成分变化曲线上的最低点成分远偏离Au3Cu化合物的成分;Au3Cu-型长程有序合金的理论极限成分范围由第一跳变有序度决定。     

AuCu_3-亚格子系统的合金基因Gibbs能配分函数和平衡全息网络相图(英文)

以AuCu3-亚格子系统为例,介绍3项发现:第一,迄今阻碍金属材料科学进步的第三大障碍是研究者们习惯用平衡均匀转变的思维方式认识温度极其缓慢变化的合金相变实验现象,然后以实验现象的错误认识为选择信息,建立Gibbs能函数和所谓的"平衡相图";第二,AuCu3-型亚格子系统的平衡全息网络相图可用来描述与成分和温度有关的合金基因排列结构和各种热力学性质的系统相关性;第三,每个合金的平衡转变都是均匀的单相转变,不是非均匀的双相转变,存在一条没有有序相和无序相共存区的单相相界线,相界线顶点成分和温度远偏离AuCu3化合物临界点的计量成分和温度。