Y 和Gd 在Mg 中反常固溶强化行为的电子起源：第一性原理计算研究

Y 和Gd 在Mg 中表现出反常高的固溶强化效率, 这一现象与传统的弹性交互作用理论相矛盾. 采用第一性原理计算研究了不同合金元素Al, Zn, Y, Gd 对Mg固溶体中化学键的影响. 结果表明, Y 和Gd 在Mg 中反常固溶强化行为的主要原因是Mg-Y (Gd)和Mg-Mg 化学键的增强.     

稀土元素对镁合金结构及力学性能的影响

通过第一性原理方法, 计算了稀土镁合金的晶格常数、弹性模量、体模量、剪切模量、杨氏模量和各向异性参数等性能, 研究了稀土元素对镁合金的结构及力学性能的影响. 结果表明: 固溶体中固溶原子和溶剂原子之间的最近邻原子间距增大, 固溶体的体模量减小; 固溶原子的4f电子对固溶体的性能有较大的影响, Eu及Yb处出现的晶格常数和力学性能的反常来源于固溶原子的特殊的4f电子层结构; 方向性共价键是固溶体脆性增加的原因.     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

《界面电子结构与界面性能》

作者:刘志林,李志林,刘伟东出版日期:2002年1月出版社:科学出版社定价:35.00元 本书阐述了合金中异相界面电子结构的计算方法,定义了表征合金相及相界面性质的电子结构参数——相结构因子和界面结合因子,讨论了相结构因子、界面结合因子与力学性能及相变增韧、弥散强化、加工硬化、表面改性。析出强化、相变与再结晶的关系,最后阐述了利用相结构因子、界面结合因子进行合金设计的方法. 本书可作为从事合金研究及设计的科技人员及材料。物理等相关专业的研究生和高校教师的参考书.《界面电子结构与界面性能》     

非晶态Fe_(90-x)Co_xZr_(10)合金的非弹性中子散射研究

热中子非弹性散射实验已经成功地用于研究晶态因瓦合金的晶格动力学。Endoh等人曾用非弹性中子散射实验方法系统地研究了铁基晶态因瓦合金Fe_(65)Ni_(35),Fe_3Pt翻和Fe_(70)Mn_(30)的声子色散曲线与温度关系,在这些合金中均发现了低频声学模式在磁相变温度以下变软。这类软化现象被认为起因于因瓦合金中存在增强的电子-声子相互作用,而这种相互作用与因瓦合金特殊的电子结构有关。但是,具体微观机制尚不清楚。由于合金的电子结构与成分密     

应力下OsSi2电子结构和光学特性研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论(Density Functional Theory)赝势法, 对各向同性形变下OsSi₂的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算. 计算结果表明, 当晶格常数从96%, 100%, 104%依次进行各向同性形变时, OsSi2的带隙逐渐减小. 当晶格参数被压缩到原来的96%时, OsSi₂的间接带隙值E_g=0.928 eV, 当晶格参数被拉伸到原来的104%时, OsSi₂的间接带隙值E_g=0.068 eV. 其光学特性曲线向低能方向漂移, 晶格拉伸使得OsSi₂的静态介电函数增大而压缩使其减小; 晶格压缩可以使其吸收响应增强, 进而提高光电转换效率.     

β-SiC(110)表面原子与电子结构的理论计算

用全势缀加平面波方法（FPLAPW）计算了β-SiC及其非极性（110）表面的原子与电子结构。计算出的β-SiC晶体结构参数。晶格常数和体积弹性模量与实验值符合得很好，用平板超原胞模型来计算β-SiC（110）表达的原子与电子结构。结果表明，表面顶层原子发生键长收缩和旋转豫特性，表面阳离子Si向体内移动而阴离子C向表面外移动，这与Ⅲ-Ⅴ族半导体（110）表面弛豫特性相似，表面重构的机制是Si原子趋向于以平面构型的sp^2杂化方式与其三配位C原子成键，C原子趋向于以锥型的p^3试民其三配位Si原子成键，另外表面弛豫实现表面由金属性至半导体性的转变。     

Sc和Ti对纯铝细化机理的价电子结构分析

传统的相图理论和晶体界面共格理论无法从本质上解释Sc和Ti对纯铝及铝合金的细化作用差别的机理. 运用固体与分子经验电子理论(EET)研究了Al-Ti, Al-Sc两种合金的价电子结构, 通过计算共价键电子对数、界面电子密度差, 指出两种合金形核质点的晶体共价电子对数目多少、第二相颗粒与基体界面电子密度差的不同等因素, 是造成Sc, Ti对纯铝细化作用差别的本质原因.     

Ca提高Mg17Al12相熔点的现象及EET理论分析

在AZ91合金的Ca合金化研究中发现了加入的Ca基本上都溶入Mg17Al12相中，并提高了Mg17Al12相的熔点，增加了它的稳定性，这将对AZ91合金的高温性能有重要的影响。利用EET理论计算了含Ca的Mg17Al12相的价电子结构。结果表明Ca溶入Mg17A112相中后使控制Mg17Al12相稳定性的键强增加，并且主键络上和整个结构中的共价电子数分布也更加均匀。理论计算鸽时解释了试验结果。     

含CuZr相Zr_(49)Cu_(44)Al_7块体非晶合金复合材料高压下的稳定结构

制备了含CuZr纳米相的三元Zr49Cu44Al7块体非晶合金复合材料,该材料具有1.6%的弹性变形和1.78GPa的抗压强度,利用角散射同步辐射研究了该三元块体非晶合金复合材料高压下的结构变化.结果表明,室温下非晶合金基体直至40.8GPa仍保持稳定的非晶结构,没有压力诱发CuZr纳米相的消失或长大.根据Bridgman状态方程获得了该复合材料体弹模量B0为115.2GPa.     

InGaAs/InGaAsP超晶格薄膜导热系数测试

采用3ω方法在100~320 K温度范围内测试了不同周期长度的InGaAs/InGaAsP超晶格薄膜的导热系数. 结果表明对于周期性超晶格结构, 随着温度的升高, 热传导能力下降; 比较周期长度不同的超晶格结构的测试结果, 发现导热系数会随着周期长度的增大而减小, 并在某一周期长度取得最小值, 但随着周期长度的进一步增大, 导热系数又出现上升趋势, 表明在长周期超晶格结构中界面热阻是影响声子传输的主要因素. 理论计算表明, 对于短周期的超晶格结构, Bragg反射是造成产生最小值的原因之一, 由于声子穿透率的下降, 造成导热系数随着周期长度的增大而减小. 理论与实验研究结果表明, 随着周期长度的增大, 声子的传输规律由声子的波动性过渡到粒子性, 这对实现声子的剪裁具有重要意义, 为设计超晶格结构提供理论基础.     

金鱼β-catenin以细胞自主性方式抑制神经发育早期调节基因vsx1的表达

β-catenin基因是脊椎动物背部中轴结构形成的必需基因. 近年的研究发现, 在斑马鱼和爪蟾中, β-catenin还具有抑制神经外胚层形成的作用. 为深入了解β-catenin是如何抑制神经外胚层形成以及这种抑制在正常发育过程中的功能, 我们研究了金鱼胚胎发育过程中β-catenin对神经外胚层发育早期调节基因vsx1表达的抑制作用. 实验结果表明, 用反义morpholino oligonuc- leotides (MO)抑制内源β-catenin的功能可导致胚胎发育早期vsx1的广泛表达; β-catenin可抑制vsx1基因启动子所控制的绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的表达. 进一步的分析证明, β-catenin所直接启动的下游靶基因boz可以通过vsx1基因启动子中的特定结合位点抑制vsx1基因启动子所控制的GFP报告基因的表达. 这些结果表明, β-catenin在脊索中胚层前体细胞中启动与脊索中胚层发育调节相关基因表达的同时, 还能以细胞自主性方式抑制神经发育早期调节基因vsx1在这些细胞中表达, 提示β-catenin在脊索中胚层前体细胞中抑制vsx1基因的异位表达与启动脊索中胚层调节基因的表达都是保障脊索正常发育所必需的     

无序合金高通量计算平台HCPRA的搭建及其应用

介绍了无序合金高通量计算平台(high-throughput computation platform for random alloys,HCPRA)的设计难点、解决方案和基本框架.详细地介绍了如何让平台自动化地创建大量的初始结构,为各体系设置精度相当的计算参数以及如何提取和分析计算结果.该平台采用Fortran和Shell语言搭建,主要功能是实现大批量自动化地计算无序合金的力学和热力学性质.为了测试其效率,利用该平台计算了47种金属单质的弹性常数,结果表明一台8核的计算机运行一天就能完成上述计算.     

超晶格共振Raman谱Fano线形的理论和实验研究

物理系统中当一个分立激发态能级与连续激发态能级连续统相重叠时,会出现量子干涉使其光谱呈非对称性,称Fano线形.近年由于将此种线形与无粒子数反转激光概念相联系而引起普遍关注.半导体超晶格具有人工“剪裁”能带的功能,因此通过对材料和结构参数的适当设计,可使导带的子带内(intrasubband)电子共振Raman跃迁的能量连续统与Raman声子能量相重叠,不难观察到由Fano干涉而导致的Raman谱非对称线形.本文报道我们的有关理论和实验.     

研究玻璃转变本质的新起点——玻璃态的慢β弛豫

过冷液体在转变为玻璃的过程中, 有多种弛豫行为发生, 诸如α弛豫、慢β弛豫和快β弛豫等. 传统的玻璃转变理论以α弛豫作为研究玻璃本质的基础. 然而, 近年来有关慢β弛豫的研究表明, 慢β弛豫行为与α弛豫的性质密切相关, 其性质决定了α弛豫的特点, 是玻璃转变行为更微观层次的诱导和基础. 为阐明慢β弛豫在研究玻璃转变过程以及过冷态结构的重要意义, 综合评述了慢β弛豫在与α弛豫的相关性、慢β弛豫和α弛豫的接合方式、势能图景、过剩翅以及热力学唯象模型等研究领域的最新进展, 并指出了该领域今后的发展方向.     

Ti-5.3Al-4.2Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd高温钛合金的稀土相析出

Ti-5.3Al-4.2Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd钛合金(简称Ti-55合金)是我国自行研制,工作温度为550℃的高温耐热钛合金.使用Ti-55合金对飞机发动机设计,飞行性能的提高具有重大意义.在Ti-55合金中,稀土元素Nd形成弥散分布、稳定性高的稀土相颗粒,显著提高合金性能.近几年来,对稀土相在Ti-55合金中形貌特征,及稀土相对Ti-55合金力学性能影响等均进行过研究,但对稀土相析出的本质尚缺乏了解.本文利用Miedema理论模型,计算合金混合热,获得了与实验一致的结果.     

δ相钚镓合金的结构稳定性与力学特性

钚是一种非常重要的核材料,其稳定性与力学特性研究对其在核工业中的应用有着重要意义.本文建立了研究钚镓合金稳定性的分子动力学模型,计算了面心立方(FCC)结构的?相钚的稳定性.计算结果表明,常温下钚会发生显著的晶格畸变和区域分解,但在700 K温度时可以保持较高的结构稳定性;通过掺杂镓元素可以提高钚在常温下的稳定性,且稳定性随着镓含量的增加而增强.我们进一步研究了钚镓合金的力学特性,发现其各向异性指数远高于同类结构金属铜、铝;增加镓含量可以减弱其各向异性,并增大其弹性模量.我们的结果有助于深入认识钚镓合金的结构特征和各向异性,这为钚基核材料的自辐射效应及老化机理的深入研究奠定了基础.     

一种二元贵金属氮化物的价电子结构

利用固体与分子经验电子理论计算了一种新合成的贵金属氮化物PtN的价电子结构. 结果表明这种氮化物的电子结构位形是: Pt 6s 0.143, 6p 1.286, 5d 3.0; N 2s 0.5694, 2p 2.4306(只考虑共价电子). 这种位形与常用的第一性原理方法中产生赝势的电子结构位形有很大差异, 推测这种差异是造成体弹 性模量理论和实验值不符的原因. 另外, 根据得到的价电子结构, 计算了PtN的结合能为-674.75 kJ/mol.     

纳米钛酸钡陶瓷铁电性的第一性原理研究

从第一性原理分子动力学的角度对纳米晶钛酸钡陶瓷的铁电性起源和相变进行了研究. 基于第一性原理对钛酸钡陶瓷电子结构的计算结果表明, 即使晶粒尺寸小到8 nm, Ti-O之间仍然存在电子轨道的杂化, 而这种杂化对于纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性的保持有重要作用; 采用密度泛函理论广义梯度近似方法计算了不同晶粒尺寸钛酸钡陶瓷不同晶相的振动模式, 计算表明, 8 nm钛酸钡陶瓷和大晶粒钛酸钡陶瓷一样随温度的降低经历从立方?四方?正交?三方的相转变, 和实验结果一致.     

自由落体条件下的快速偏晶凝固

采用落管方法实现了Ni-31.4%Pb偏晶合金在微重力和无容器条件下的深过冷和快速凝固. 理论计算表明液滴下落过程中获得的过冷度与其直径呈指数函数关系, 实验中获得了241 K(0.15 T_m)的最大过冷度. 发现随过冷度的增大, 偏晶胞组织在整个试样中的体积分数增大, 且L₂(Pb)相显著细化. 对L₂(Pb)相和α-Ni相的形核率进行了理论计算, 结果表明偏晶转变过程中L₂(Pb)相总是领先形核相.