FeAl合金Finnis-Sinclair多体势的构建及应用

构建了平衡态下的B2型二元合金FeAl的多体势函数,采用的是Finnis-Sinclair多体势模型,计算了FeAl合金的结合能,空位形成能及弹性常数C11、C12、C44,计算结果与实验结果符合得很好.在此基础上又研究了B2型FeAl合金的单空位及反位置点缺陷的性质.     

Finnis-Sinclair多体势的发展及其在金属中的应用

综述了Finnis-Sinclair多体势的发展，给出了Finnis—Sinclair多体势的各种势函数形式及几种纯金属及合金的F—S多体势参数；阐述了各种形式势函数的适用范围及其存在的问题；讨论了Finnis—Sin-clair多体势在纯金属、二元合金及三元合金中的应用情况；在此基础上，通过晶格常数α0、结合能E及体弹性模量B拟合了FeAl合金的Finnis—Sinclair多体势，并计算了B2型FeAl有序合金的缺陷性能，计算结果与实验结果一致．     

Al-Fe-Ce三元系中金属间化合物的形成焓的计算

采用普适分析型的嵌入原子模型,通过拟合铝、铁和铈元素的单空位形成能、晶格常数、结合能和体积弹性模量等实验数据,建立了铝、铈和铁元素相应的嵌入原子相互作用势,合金中异类原子间的相互作用势的参数通过拟合已有的实验结果或第一原理计算结果得到。用该嵌入原子模型分别计算了由铝、铁和铈元素组成的所有二元系和三元系中具有不同晶体结构的有序合金化合物的形成焓,计算结果与已有的第一原理计算结果和实验结果符合得比较好。     

Ag、Cu、Au、Ni、Pd、Pt的Long-range Finis-Sinclair势构建及其二元合金形成焓的计算

构建了fcc金属Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt的Long-range Finnis-Sinclair势,并利用晶格常数、体弹性模量和金属的内聚能的实验数据拟合了这几种金属的Long-range Finnis-Sinclair势参数;利用Miedema理论和所构建的原子间相互作用势计算了Cu,Ag,Au,Ni,Pd,Pt的二元合金的形成焓.对两种计算结果进行了比较,并与已有的实验结果进行了比较.结果表明,使用Long-range Finnis-Sinclair势计算合金的形成焓能够得到令人满意的结果.     

YCo5-xMx(M=Fe,Ti)中合金元素择优占位

利用多元晶体中原子择优占位MBW模型和原子间相互作用势,从原子层次对合金元素Fe,Ti在CaCu5结构的Y-Co合金中的择优占位进行了计算研究.计算结果表明,Fe和Ti择优占据3g位置,与实验结果符合.     

Al-Fe-Zr三元系中金属间化合物的形成焓计算

采用普适分析型的嵌入原子模型,通过拟合纯元素的晶格常数、空位形成能、结合能和体积模量等,确定出Al、Fe和Zr的嵌入原子模型参数,并用该嵌入原子模型分别计算由Al、Fe和Zr元素构成的3个二元系以及三元系中的有序合金化合物的形成焓。计算结果与已有的实验结果和第一原理计算结果符合得比较好。从计算Al-Fe-Zr所组成的三元有序金属间化合物的形成焓得出的金属间化合物稳定性趋势与三元相图相符合。     

钙、锶的嵌入原子模型参数和性能计算

采用欧阳义芳等人提出的原子相互作用势及其确定嵌入原子模型参数的方案,得到了Ｃａ和Ｓｒ的嵌入原子模型参数,用该模型计算了两元素的单空位形成能、双空位结合能、结构稳定性和弹性常数、计算值与实验符合得比较好。     

部分bcc和fcc金属点缺陷性能的第一原理计算

缺陷对金属及合金的物理和机械性能有显著的影响.点缺陷如空位和间隙性能有助于理解金属和合金的热力学及动力学行为.使用第一原理软件CASTEP模块计算了体心立方结构金属V,Cr,Fe,Nb,Mo,W和面心立方结构金属Ni,Rh,Pd,Cu,Zn,Ag的单空位形成能、结合能、自间隙形成能.计算结果表明:所有结合能的计算值均高于实验值,空位形成能的结果与其他计算方法的结果比较接近;对于bcc结构,110或111哑铃间隙构型能量最低,结构最稳定,与其他计算方法结论一致;fcc结构的100哑铃或八面体间隙构型能量最低,结构最稳定;空位形成能的值大约是结合能的1/3-1/4;间隙形成能与体弹性模量B有关,随着B的增大而增大.     

Ni3Al中择优替位的第一原理势研究

从第一原理结合能曲线反演得到同种及异种原子间相互作用势,并以此对Ni3Al中合金元素的择优替位行为进行了系统地研究.考虑长程作用,并利用对多个弛豫样本求平均的方法,对不同含量合金下的择优替位行为进行了定量计算.以不同组态下结合能的相对大小作为合金元素选择性替位的判据,计算结果与实验符合良好.对实验上尚不存在的一些合金元素的替位行为及表面、界面上部分元素的择优替位行为给出了理论预言.     

Gd—Fe-Al系统非晶形成范围与能力的热力学分析

采用基于Miedema理论的半经验模型计算了Gd-Fe-Al三元合金系统中非晶相、固溶体相以及化合物相的吉布斯自由能,预测该合金系统的非晶形成范围和非晶形成能力.计算结果显示:实验得到的Gd基大块非晶在预测的非晶形成范围内;Gd基合金Gd65Fe20Al15,Gd65Fe15Al20和Gd70Fe15Al15的非晶形成能力与实验结果符合得很好.但是,由于共晶点位置的影响,Al基合金的非晶形成范围和非晶形成能力均与预测结果有一定差距.非晶相与固溶体相之间吉布斯自由能差是影响非晶形成的重要因素.     

汽车用热镀锌板Fe-Al过渡层相结合能的计算

应用固体与分子经验电子理论（ＥＥＴ）对汽车用热镀锌过渡层中可能存在的Ｆｅ３Ａｌ,ＦｅＡｌ,Ｆｅ２Ａｌ５和Ｆｅ４Ａｌ１３等金属间化合物相的结合能进行了计算,其值分别为－１４１６．５３０６,－７９７．７３１９,－３１４８．０２３５和－１９５０．６０９２ｋＪ／ｍｏｌ,可见Ｆｅ３Ａｌ５的结合能最大,说明其本身的结合强度最好,该方法对某些无法通过实验得到其结合能值的情况具有参考意义。     

低温生成Fe—Al金属间化合物覆层组织结构分析

在500—600℃的低温下，用机械能助渗铝方法，在钢表面得到了Fe-Al金属间化合物覆层。用EPMA、XRD、TEM分析了金属间化合物覆层的组织结构。结果表明，金属间化合物覆层由Fe2Al5相以及少量的FeAl、Fe3Al和非晶态相构成，覆层表面断续分布着铁、铝氧化物颗粒，该氧化物颗粒先于Fe2A15、FeAl等金属间化合物形成。     

Microstructure and Mechanical Properties of FeAl Intermetallics Prepared by Mechanical Alloying and Hot-Pressing

FeAl intermetallics were prepared by mechanical alloying and vacuum hot-pressing. The Fe-48 at.% Al powder was ball-milled for 3-12 h, producing a solid solution structure of Fe (Al) with trace Al (Fe). Subsequent vacuum annealing or hot-pressing introduced phase transformations into the FeAl (B2) intermetallics and Al2O3 inclusions. The hot-pressed FeAl intermetallics possess a high flexural strength of 831 MPa and a fairly good strain at break of 3.2%. The results show that the addition of 0.5 at.% B redu...     

热浸镀锌板镀层相结构的穆斯堡尔谱研究

采用穆斯堡尔谱检测方法对热浸镀锌板镀层相结构进行分析。研究结果表明镀层中Fe-Zn相为Г1相,Fe-Al相为Fe2Al5和FeAl3。     

Mg对Zn--11%Al合金镀层凝固组织及合金层生长的影响

将工业纯铁分别在510℃的Zn-11%Al、Zn-11%Al-1.5%Mg、Zn-11%Al-3%Mg和Zn-11%Al-4.5%Mg合金熔池中进行不同时间的热浸镀,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等仪器设备,研究Mg含量对Zn-11%Al合金镀层凝固组织和镀层中Fe-Al合金层生长的影响.结果表明：Zn-11%Al合金镀层凝固组织由富Al相和Zn/Al二元共晶组成;随着Zn-11%Al-x%Mg合金中Mg含量的增加,合金镀层的凝固组织中逐渐出现Zn/Al/MgZn2三元共晶、块状 MgZn2相和Al/MgZn2二元共晶.四种合金镀层中合金层主要由Fe2 Al5 Znx和FeAl3 Znx相组成,合金层的厚度随浸镀时间的增加而增加,Mg含量的增加使Fe-Al合金层生长速率指数和生长速率降低.在Zn-11%Al合金镀层中Fe-Al合金层形成的初期,可形成致密稳定的Fe-Al化合物层;热浸镀120 s后,扩散通道的移动使Fe-Al化合物层失稳破裂. Zn-11%Al-x%Mg合金中Mg元素可明显推迟液Zn进入镀层中Fe-Al合金层的时间,使Fe-Al合金层更加稳定和致密.     

铝含量对B2铁铝空位浓度和硬度的影响

[目的]铁铝合金在高温结构材料、加热元件等方面有广泛的应用,对其强化和韧化机理的研究对设计和开发新型铁铝基高温合金具有重要意义。[方法]采用真空熔炼方法制备不同铝含量的铁铝合金,经过不同的退火温度热处理后,用XRD方法测量其晶格常数,确定其X射线密度,采用阿基米德法测量其体密度,从而确定其空位浓度;用显微硬度计测量其硬度。[结果]空位浓度随着铝含量的增加而增加,随热处理温度的升高合金中空位浓度增加;显微硬度随铝含量的增加或热处理温度的升高而增大。[结论]随着铝含量的增加,空位形成能下降,空位浓度增加;随着热处理温度的升高,合金中空位浓度增大;合金显微硬度增大主要是由于空位浓度增加对位错的阻碍作用增强所致。显微硬度与空位浓度的关系可近似表示为H_V=1.922+2.179C_Vac^1/2。     

过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂对Mg17Al12合金结构的影响

【目的】提高镁铝(Mg-Al)合金材料的储氢性能。【方法】基于密度泛函理论的平面波赝势方法,对过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂Mg_(17)Al_(12)合金体系的生成焓、电子结构、态密度、电荷密度等进行理论计算研究。【结果】过渡金属元素X替代合金中Mg元素的能量较低,其中Ni的掺杂性能较好;Ni的加入改善了Mg_(17)Al_(12)的储氢性能。且随着Ni浓度的升高,Mg_(17)Al_(12)合金的体积逐渐减小,总态密度峰值依次增大。【结论】过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)的掺杂可使镁铝合金的稳定性得到提升,与实验结果相符。     

TiAl合金晶体缺陷的计算机模拟研究

采用多体势,用分子动力学方法对TiAl中空位、反位原子、间隙原子以及小尺寸空位团（N0＝2,3,4）进行计算机模拟研究,分析讨论了空位团最稳定的构形,研究了空位团对单位迁移的影响。计算结果表明,TiAl中钛空位的形成能大于铝空位的形成能;热平衡状态下存在大量的钛反位原子;间隙原子形成能较大,为空位形成能的2,3倍;在稳定存在的空位团中,每个空位都尽可能地与其他空位保持最近邻关系;已有的空位团可作为空位的凝聚中心具有捕获或吸收附近空位的能力,从而形成更大的空位团。     

NiAl晶体中点缺陷的模拟

利用嵌入原子法（ＥＡＭ）势函数,通过分子静态弛豫方法ＮｉＡｌ合金中各种点缺陷的形成能进行了模拟计算。结果表明,从点缺陷的形成能来看,在ＮｉＡｌ晶格中很难形成Ｎｉ反位置缺陷,而Ａｌ原子亚点阵位置总是被占据。当合金富Ｎｉ时,Ｎｉ占据Ａｌ位置形成Ａｌ的反位置缺陷;当合金富Ａｌ时,形成Ｎｉ空位。点缺陷周围原子的位移情况及双空位形成能与空位之间间距的关系的研究表明,随着两个空位之间距离的增大,其交互作用逐渐