Mg1-xScx合金理想强度的第一性原理计算

采用第一性原理计算方法研究了Mg_1-xSc_x（0.10c合金bcc[001]和hcp[0001]理想强度随Sc组分的增加显著增加;合金bcc[001]理想强度在Sc组分从15at.%增加至25at.%时增加了25%,而hcp[0001]理想拉伸强度增加8.6%,说明Sc合金化对Mg的bcc相稳定化效果显著。MgSc合金hcp[0001]的理想强度约为bcc[001]的10倍,对应hcp[0001]理想强度的应变约为bcc[001]的3倍,说明hcp相结构稳定性显著强于bcc相。Mg和Sc基态均为hcp结构,Sc合金化对hcp合金理想强度的影响略小。     

Si8-xGex合金的电子、 力学和光学性质第一性原理计算#br#

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究 Si_8-xGe_x合金的电子、 力学和光学性质. 计算结果表明： Si_8-xGe_x合金的能带结构相似; 弹性系数、 体模量和剪切模量均随\%x的增大呈减小趋势; 静态介电常数、 折射率和反射系数均随x的增大呈准线性增加趋势; 等离子体振荡频率随x的增大呈减小趋势.     

Cr1-xPx合金的结构与磁性

采用固相烧结法制备了Cr_1-xP_x（x=0.01～0.1）系列合金，系统研究了其成分、晶体结构、磁性和磁相变的相互影响关系。同时用熔炼法制备Cr_1-xSi_x合金进行对比。粉末X射线衍射和SEM/EDX实验结果表明，当x<0.03时，Cr_1-xP_x系列合金为单相性较好的立方结构（空间群为Im-3m）。Cr_1-xP_x系列合金的固溶度约为3%，大于3%时Cr-P以析出相（Cr₃P）的形式存在。磁性和DSC测量表征奈尔温度、热滞和磁相变的结果表明，掺杂少量P元素使Cr_1-xP_x系列合金的奈尔温度降低。Cr_0.98P_0.02和Cr_0.985Si_0.015合金具有反铁磁-顺磁的磁相变，伴随着热滞，具有一级相变的特征。     

Y掺杂BaZrO3质子导体的常压和高压合成及表征

利用固相反应法和高压高温法研究BaZr_1-xYxO₃(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的合成. XRD和Raman谱结果表明, 在常压和1 300 ℃进行固相反应不能得到纯立方钙钛矿相BaZr_1-xYxO₃. 对上述样品进行高压（3.6 GPa）再处理, 低掺杂量样品（x=0,0.05）在500 ℃时得到较纯的立方钙钛矿相, 表明增加压力可促进固相反应; 在高掺杂量样品（x≥0.1）中出现少量BaCO₃和m-ZrO₂相, 表明增加压力不利于固相反应. 高压合成样品的晶格常数和晶胞体积均小于常压合成的样品. 保持压力不变, 当温度为1 000 ℃时, 各样品均出现明显的BaO杂相. 表明在500 ℃时, 高压处理可提高BaZr_1-xYxO_{3相似文献}   

Zn替代Ni对铸态Mg2Ni0.75Zn0.25合金腐蚀行为及放电性能的影响

在电化学过程中Mg₂Ni储氢合金表面极易形成钝化层，这是降低合金电极储氢动力学和放电容量的主要原因。本研究中以Zn元素替代Ni熔炼制备了Mg₂Ni_0.75Zn_0.25合金，分析Zn元素在碱性溶液中的溶解对合金电极放电容量的影响机制。结果表明：Mg₂Ni合金的主相为Mg₂Ni,而添加Zn的Mg₂Ni_0.75Zn_0.25合金中形成了新的物相MgZn₂。电化学反应后，Mg₂Ni合金表面被钝化层覆盖导致合金电极放电容量很低(为16.96 mA·h/g),而Mg₂Ni_0.75Zn_0.25合金晶界处出现了许多Zn溶解后形成的凹槽和裂纹，其合金电极最大放电容量达到了52.22 mA·h/g。可以推断，在电化学过程中Zn和MgZn₂的溶解和脱落降低了Mg₂...     

NbMoTaWVx难熔高熵合金的微观结构和力学性能的第一性原理研究

采用虚拟晶体近似固溶体模型,通过第一性原理方法研究V元素含量的变化对NbMoTaWV_x难熔高熵合金的晶体结构和弹性性质的影响.结果表明, NbMoTaWV_x难熔高熵合金均为单相无序体心立方结构, V较小的原子半径和密度导致合金的晶格常数和密度减小. V的添加会降低合金抵抗弹性形变的能力,但合金的韧性和各向异性会增强.价电子浓度可能是影响合金结构和力学性能的重要因素,价电子浓度降低,其晶体结构稳定性和理论强度有所下降,但韧性和各向同性会增强.     

B2-CuRE物理性质的第一性原理计算

【目的】对17个B2-CuRE的热力学性质、力学性质、电子结构特性以及相关的热物理性质进行研究,为材料的设计和开发提供参考。【方法】利用基于密度泛函的第一性原理计算B2-CuRE(RE=Sc,Y,La-Lu)的能量、弹性常数以及电子结构特性。【结果】计算获得的晶格常数、形成焓、体积模量以及弹性常数和实验值吻合,高的B/G比表明B2-CuRE具有很好的延性。【结论】电子结构的计算可以阐明B2-CuRE的成键机制。B2-CuRE具有很好的延性。     

磁形状记忆合金Mn_2NiGa的第一性原理计算

Mn_2NiGa磁形状记忆合金立方奥氏体相因在室温下具有可逆马氏体相变,同时居里温度高达588 K,在高温下具有优异的磁热效应,因而在相应的学术领域和应用领域中具有重要的研究价值。掌握Mn_2NiGa磁形状记忆合金的原子占位、结构相变、磁性质和弹性常数是实现Mn_2NiGa合金磁形状记忆性能优化的关键。采用目前国际上较为先进的第一性原理精确Muffin-Tin轨道方法,系统计算研究了0 K下Mn_2NiGa合金立方奥氏体相与四方马氏体相的晶格结构参数、磁矩、弹性常数、电子结构及总能。研究结果表明,Mn_2NiGa合金立方奥氏体相具有Hg_2CuTi型晶格结构,而非传统Ni_2MnGa的L2_1结构;Mn原子是合金总磁矩的主要提供者,且2种Mn原子磁矩呈反平行排列;奥氏体相的剪切模量(C′=(C_(11)-C_(12))/2)小于0,因而低温下立方结构不稳定,可以发生由立方相到四方相的马氏体相变;根据Jahn-Teller效应,低温下四方相相对于立方相的稳定性,主要源于2种Mn和Ni原子分别与Ga原子的共价结合作用。上述理论结果有望为Mn_2NiGa合金性能的进一步优化提供理论指导。     

轻稀土Pr基立方Laves相超磁致伸缩材料的超高压合成及其磁弹性能研究

通过超高压退火方法,成功获得了轻稀土Pr基立方Laves相Pr(Fe_1-xGa_x)_2.35(x=0,0.06,0.12,0.17)超磁致伸缩合金材料,系统研究了其微结构、磁性转变以及磁致伸缩性能。实验结果表明,高压退火是合成轻稀土Pr基立方Laves磁致伸缩相结构的有效手段;适度的Fe过量可以在磁致伸缩相中引入软磁α-Fe相。热重分析表明随着Ga含量的增加,Pr(Fe_1-xGa_x)_2.35合金的居里温度呈现单调降低趋势。微量Ga掺杂(x=0.06)和α-Fe相的引入可以有效改善样品的软磁性能,使轻稀土Pr基立方Laves相合金在保持较大磁致伸缩响应的前提下,降低其磁弹响应滞后。本工作可为价格便宜、磁弹相应优异的轻稀土Pr基超磁致伸缩材料的开发提供实验和理论指导。     

利用第一性原理计算方法对NbMoTaWV_x高熵合金的研究

为了分析NbMoTaWV_x高熵合金中V组元对材料特性的影响,利用第一性原理计算方法对其进行了研究,该方法是一种基于密度泛函理论框架下的精确糕模势轨道结合相干势近似模型的方法。首先,对NbMoTaWV_x高熵合金的相与结构性质进行了研究,结果表明:当0≤x≤1.5时,NbMoTaWV_x高熵合金在平衡态中的最稳定构型为体心立方结构;V组元物质的量比的增加会减小NbMoTaWV_x高熵合金的密度、晶格尺寸和体心立方相的稳定性。其次,计算了NbMoTaWV_x高熵合金的弹性力学性质,结果表明:随着V组元物质的量比的增加,合金的内在塑性会提高,理论强度会降低,弹性各向异性几乎不变。     

一种FGH95镍基合金的晶格常数及蠕变行为

通过对FGH95合金进行组织形貌观察、晶格常数测定和蠕变性能测试,研究了该合金的组织结构及蠕变特征.结果表明:合金经热等静压后,组织致密,并有粗大γ’相沿原始颗粒边界不连续析出;经完全热处理后,粗大γ’相数量减少,细小γ’相在晶内弥散析出,且碳化物沿晶界和晶内不连续析出;同时,HIP合金经完全热处理后,经XRD谱线测定表明合金中γ’相晶格常数减小,γ相晶格常数增大,且在γ与γ’两相间存在较大的晶格错配度和晶格应变,使合金具有较高的蠕变抗力,故合金在1.034 GPa,650℃条件下具有较长的蠕变寿命;合金在蠕变期间的变形特征是可形成位错缠结、位错绕过或切入γ’相.     

Nb合金化Ni0.6CoFe1.4合金的强塑性协同

中熵合金具有许多优于传统合金的特殊性能受到了广泛关注。然而设计出具有高强度和可接受塑性的体心立方型中熵合金仍然是一个巨大挑战。本文拟通过在BCC基体中引入面心立方相（FCC）形成双相微观结构来解决体心立方型中熵合金的强度和塑性平衡问题。采用真空感应熔炼法制备了Ni_0.6CoFe_1.4Nb_x（x = 0、0.05、0.08、0.10和0.15）中熵合金,并研究了Nb元素对Ni_0.6CoFe_1.4合金的晶体结构、微观组织和室温力学性能的影响。微观结构表明,该合金由BCC和FCC双相组成,微观形貌为网状结构,其中BCC相是该合金体系中的主要相。随着Nb含量的增加,合金的强度先减小后增大,塑性先增大后减小。此外,Ni_0.6CoFe_1.4Nb_x合金的断裂机制由韧性断裂向脆性断裂转变。Ni_0.6CoFe_1.4Nb_0.10 合金显示出最佳的强度和塑性组合,即相比较于Ni_0.6CoFe_1.4合金,Ni_0.6CoFe_1.4Nb_0.10合金的塑性增加了两倍（11.6%）,并展现出最高的极限拉伸强度（869.8 MPa）。合金强度提高归因于固溶强化、沉淀硬化效应和界面强化效应的协同作用。     

BaC2高压相R3m的电子结构与力学性质的第一原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究BaC₂高压相R3m的晶体结构、 力学、  热力学和电子结构等性质. 计算结果表明:  BaC₂的I4mmm相较高压相R3m的离子性更强. 在0 K 时, 由BaC₂的I4mmm相转变为R3m相的压强为3.6 GPa, 与实验结果相符. 高压相R3m的弹性常数满足波恩\|黄昆判据, 因而其晶格力学性质稳定. 布居数分析表明, 在高压下, 从Ba原子至C原子的电荷转移在I4mmm至R3m相变过程中所起的作用较大.      

γ'-Fe_4N的结构和热力学性质的第一性原理计算

采用基于平面波模守恒赝势密度泛函理论的第一性原理方法研究了γ'-Fe_4N的结构,获得了其零温零压下的晶格常数、常温下的体弹模量以及弹性常数等基本性质参数,其计算结果与其他理论计算结果和实验值符合较好。同时应用准谐德拜模型,成功获得γ'-Fe_4N的相对体积、相对晶格常数、体弹模量、热膨胀系数以及热容随着温度、压强的变化关系。     

CuAlSe2在高压下结构、弹性、热学性质的第一性原理计算

本文中我们运用第一性原理平面赝势密度泛函理论,研究了四方晶体CuAlSe2的结构、弹性性质以及热力学性质。首先通过状态方程拟合找到零温零压时的平衡体积、晶格常数、体弹模量B0以及其对压强的一阶导数 。接着分析了相对晶格常数a/a0 、c/c0以及相对体积V/ V0随压强的变化趋势。我们也研究了弹性常数随压强增大的变化趋势,C11、C33、C12、C13随着压强的增大而增大,C44和C66确随着压强的增加保持一个平稳的值基本不变。计算也表明在15GPa以前CuAlSe2的弹性常数都满足力学稳定性,表明在15GPa以前都不发生相变,与实验结果相吻合。在零温零压下我们计算得到的弹性常数和体弹模量和其它理论值实验值都比较符合。然后根据准谐德拜模型,我们分析了热膨胀系数以及比热容随压强和温度的变化关系。最后我们分析了CuAlSe2晶体在零温零压和高压下的态密度图,简单了解了一下电子结构的变化情况。     

稀土CeO2纳米固溶体粉末晶格常数与成分的关系

氧化物的晶格常数是材料研究和运用的一个重要参数. 从理论上预测氧化物固溶体的晶格常数是物理学家和材料学家从理论上研究物性参数的方法之一. 经研究, 推导出了计算立方CeO₂ 纳米固溶体晶格常数与固溶体成分关系的方程. 将理论计算纳米氧化物固溶体的晶格常数的方程用于CeO₂ - ZrO₂, CeO₂ - Bi₂O₃ , CeO₂ - La₂O₃, CeO₂ - ZrO₂ - ThO₂ 纳米固溶体晶格常数的计算, 发现晶格常数随固溶体成分变化与立方CeO₂纳米固溶体晶格常数实验结果基本一致, 误差不大于0. 3% , 1. 7%, 3. 4%, 0. 4%.     

压强下TaB2力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,在广义梯度近似下运用纯理论计算方法得到TaB2的晶格常数、弹性模量、切变模量和泊松比等力学参数,研究了TaB2在不同压强下的弹性常数、体弹模量和态密度.结果表明:随着压强的增加,TaB2的弹性常数和体弹模量随之增加,而相对晶格常数和相对体积则随着压强的增加而减小;在一定压强下,TaB2沿着c轴方向的压缩性要比a轴方向的大.依据Bardeen-Cooper-Schrieffer超导理论,TaB2在其费米能级处的态密度值随着压强的增加而降低,说明它的超导转变温度Tc随着压强的增加而降低.     

MX(M=Fe、Ru、Co和Rh,X=Si和Ge)合金化合物的热力学性质和硬度的第一性原理计算

基于第一性原理,利用赝势平面波法计算得到了MX型合金化合物的结构性质、弹性性质和力学稳定性.计算得到的MSi/Ge的结构参数和形成焓与实验结果以及其他理论计算结果相吻合.结果表明,MSi/Ge具有热力学稳定性且易于合成.计算得到了了MX型合金化合物的弹性常数、体积模量、剪切模量、杨氏模量、弹性各向同性指标以及泊松比.基于弹性常数,得到了CoSi/Ge和RhSi/Ge的德拜温度-压强曲线.基于计算硬度的半经验模型,计算了该系列物质的硬度.其中,RhSi、FeGe和CoGe具有较高的硬度,较高的弹性模量和较低的泊松比,具有成为超硬材料的潜质.     

压力下HfCr2合金的电子结构和弹性性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对实验上发现的HfCr_2合金立方和六角相在0～20GPa范围内的稳定性、电子结构和弹性等进行了研究.计算结果表明,在研究的压力范围内2种结构在力学上都是稳定的,但从能量上看,立方相结构能量更低,从而六角相以亚稳态存在,这与实验结果相符.随压力增加,HfCr_2合金的体模量B、剪切模量G和杨氏模量E的值均增加,但剪切模量值始终最小,表明合金抗剪切能力较差.对合金的弹性各向异性研究发现,在研究压力范围内2结构都展示出较强的各向同性,但随压力增加,立方相各向同性增强,而六角相则减弱.对各向异性的进一步研究表明,立方相和六角相的体模量总体上呈现出较强的各向同性,而杨氏模量则呈现一定的各向异性.对HfCr_2合金泊松比和G/B值的研究表明,2个相在0 GPa下均表现出延展性,且随压力增加延展性增强.最后,研究HfCr_2合金的应力-应变关系,结果表明对于立方相结构,理想的拉伸强度和剪切强度分别发生在[1 0 0]方向和(1 1 1)■方向,而对于六角相结构,则分别发生在[0 0 0 1]方向和■方向.     

γ-B_(28)的电子结构和弹性性质第一性原理研究

利用第一性原理对硼的高压相γ-B28的能带结构、态密度、分态密度、布居数分布和弹性性质进行研究。研究结果表明:γ-B28具有半导体能带结构的特征,是具有宽间接带隙的半导体材料,且整个带结构由杂化的硼原子2p态和2s态组成,在价带低能段及高能段的?14.5~?11.5 eV区域,硼2p态和2s态对总态密度的贡献大体相当,而在价带高能段的?11.5~0 eV区域及整个导带,对总态密度的贡献主要来源于2p态电子;γ-B28中的化学键具有共价和离子混合键的特征,且共价特征占主导地位;γ-B28单晶弹性常数cij满足力学稳定性判据,表明γ-B28具有力学稳定性,且沿a方向强度最大,而c方向强度最小;γ-B28的体弹模量、剪切模量和弹性模量都较大,而体弹模量和剪切模量的比值BH/GH1.75及泊松比ν≈0.1,表明γ-B28是一种超硬脆性材料。