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.     

Tix-Nb1-x合金结构及弹性性质的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法详细地计算了高温高压下不同铌含量对Tix-Nb1-x (x=0, 025, 05, 075,1)二元合金的能量和结构的影响。结果表明,零温零压下不同铌含量下的三种稳定的合金组成结构分别为六角密堆结构Nb025Ti075,体心立方结构 Nb05Ti05和体心立方结构Nb075Ti025,所得的稳定的合金结构晶格参数与相关的实验值和理论值符合的很好。这样, 分别计算了在压强60GPa范围内的稳定的合金结构的弹性性质和弹性模量。     

钇在高压下的弹性性质和相稳定性研究

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对钇的3种结构相(体心立方bcc、面心立方fcc和六角密排堆积hcp)的总能和电子结构进行计算,得到了hcp结构的状态方程、价电子分布情况以及各种相在不同压力下的弹性常数和体模量,结果表明理论计算与实验值吻合得很好,比用局域密度近似(LDA)方法有了很大的改善.此外,还发现hcp相在加压到40GPa时发生相变,fcc是稳定的相.     

Fe_(14)T_2(T=Cr,Mn,Co,Ni)二元合金结构与力学性质的第一性原理研究

运用以密度泛函理论为基础的投影缀加波方法,研究Fe_(14)T_2(T=Cr,Mn,Co,Ni)二元合金不同相结构的总能、磁性和力学性质.结果表明,Fe_(14)T_2(T=Cr,Mn,Co,Ni)二元合金的体心立方相(bcc相)的铁磁态能量最低,应为体系的基态.铁磁性的面心立方相(fcc相)具有高自旋和低自旋的特性,而反铁磁性的fcc相具有更低的能量,相对铁磁态更为稳定.弹性常数的计算表明,铁磁性fcc相的HS态和铁磁Fe_(14)Ni_2fcc相LS态在力学上不稳定,其他相均在力学上稳定.     

选区激光熔化制备Al0.5CoCrFeNi高熵合金的工艺参数及组织性能

为了验证采用选区激光熔化(SLM)技术制备高熵合金的可行性,使用原始混合粉末进行了Al0.5Co Cr Fe Ni高熵合金的SLM制备。通过对相对密度进行表征,探讨了激光功率、扫描速度、扫描间距等工艺参数对成型质量的影响,并采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等进行了显微组织、相组成分析,通过硬度和拉伸试验对材料的力学性能进行了表征。结果表明:功率、速度、间距三者间的交互作用对材料的相对密度有很大的影响,相对密度随着能量密度的增加而增加。SLM制备的高熵合金试样的相对密度最高可达99.92%,组织细小均匀,由简单的面心立方结构和体心立方结构两相构成,屈服强度达到540 MPa,拉伸强度达到878 MPa,延伸率为18%,综合性能优于传统熔炼高熵合金,表明采用SLM技术制备高熵合金是可行的。     

选区激光熔化制备Al_(0.5)CoCrFeNi高熵合金的工艺参数及组织性能

为了验证采用选区激光熔化(SLM)技术制备高熵合金的可行性,使用原始混合粉末进行了Al_(0.5)CoCrFeNi高熵合金的SLM制备。通过对相对密度进行表征,探讨了激光功率、扫描速度、扫描间距等工艺参数对成型质量的影响,并采用扫描电镜及X射线衍射仪等进行了显微组织、相组成分析,通过硬度和拉伸试验对材料的力学性能进行了表征。结果表明:激光功率、扫描速度、扫描间距三者间的交互作用对材料的相对密度有很大的影响,材料相对密度随着能量密度的增加而增加。SLM制备的高熵合金试样的相对密度最高可达99.92%,组织细小均匀,由简单的面心立方结构和体心立方结构两相构成,屈服强度达到540 MPa,拉伸强度达到878 MPa,延伸率为18%,综合性能优于传统熔炼高熵合金,表明采用SLM技术制备高熵合金是可行的。     

CrN弹性和热力学性质的第一性原理研究

本文采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了立方相CrN平衡态的结构和弹性性质,计算结果与已有的实验值和理论值符合较好.首次利用准谐德拜模型计算了CrN的热力学性质,得到了不同温度下,CrN的体积随压强的变化关系,以及德拜温度、摩尔热容量、熵和内能随压强及温度的变化关系.     

立方相MgSc合金力学性质的计算研究

采用严格糕模轨道方法结合相干势近似计算,研究Mg_1-xSc_x（0.101-xSc_x（0.100,即此相在力学上是稳定的。γ相的弹性系数和体模量小于β相,但呈现的韧性优于β相。电子结构计算表明,基于正则能带理论的力定理不能解释γ相和β相单晶弹性常数的大小关系,而Sc合金化和电荷转移引入的马德隆相互作用对合金相稳定性和力学性质起关键作用。     

多组元AlxTiVCrMnFeCoNiCu高熵合金的室温力学性能

依据多组元高混合熵合金的合金设计理念,设计了一族九组元AlxTiVCrMnFeCoNiCu高熵合金,并研究了该合金系室温力学性能.结果表明:(1)合金系具有超过1.3GPa的断裂强度,其中AlTiVCrMnFeCoNiCu合金达2.4GPa,同时AlTiVCrMnFeCoNiCu和Al2TiVCrMnFeCoNiCu两种合金还具有一定的压缩塑性;(2)合金系枝晶和枝晶间隙区均具有很高的显微硬度,且随Al含量的提高而近线性提高;(3)固溶强化机制、纳米相弥散强化机制和面心立方/体心立方相转变使得合金系具有很高的断裂强度和显微硬度.     

选区激光熔化制备Al0.5CoCrFeNi高熵合金的工艺参数及组织性能

为了验证采用选区激光熔化(SLM)技术制备高熵合金的可行性,使用原始混合粉末进行了Al0.5Co Cr Fe Ni高熵合金的SLM制备。通过对相对密度进行表征,探讨了激光功率、扫描速度、扫描间距等工艺参数对成型质量的影响,并采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等进行了显微组织、相组成分析,通过硬度和拉伸试验对材料的力学性能进行了表征。结果表明:功率、速度、间距三者间的交互作用对材料的相对密度有很大的影响,相对密度随着能量密度的增加而增加。SLM制备的高熵合金试样的相对密度最高可达99.92%,组织细小均匀,由简单的面心立方结构和体心立方结构两相构成,屈服强度达到540 MPa,拉伸强度达到878 MPa,延伸率为18%,综合性能优于传统熔炼高熵合金,表明采用SLM技术制备高熵合金是可行的。     

选区激光熔化制备Al0.5CoCrFeNi高熵合金的工艺参数及组织性能

为了验证采用选区激光熔化(SLM)技术制备高熵合金的可行性,使用原始混合粉末进行了Al0.5Co Cr Fe Ni高熵合金的SLM制备。通过对相对密度进行表征,探讨了激光功率、扫描速度、扫描间距等工艺参数对成型质量的影响,并采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等进行了显微组织、相组成分析,通过硬度和拉伸试验对材料的力学性能进行了表征。结果表明:功率、速度、间距三者间的交互作用对材料的相对密度有很大的影响,相对密度随着能量密度的增加而增加。SLM制备的高熵合金试样的相对密度最高可达99.92%,组织细小均匀,由简单的面心立方结构和体心立方结构两相构成,屈服强度达到540 MPa,拉伸强度达到878 MPa,延伸率为18%,综合性能优于传统熔炼高熵合金,表明采用SLM技术制备高熵合金是可行的。     

Be成分对BexZn1-xO合金晶体结构、弹性和电子性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,深入研究了Be成分对BexZn1 -xO合金(x=0.0,0.125,0.25,0.5,0.75,0.875,1.0)的晶体结构、弹性常数、弹性模量、各向异性以及泊松比的影响.计算得到的结构参数和弹性性质与现有的理论和实验结果一致.研究发现随着Be成分的增加,体弹模量、剪切模量和杨氏模量逐渐增大,而各向异性以及泊松比则缓慢减小.与BeO相比,ZnO展现了较低的各向异性,而且BexZn1-xO合金的各向异性度随着Be成分的增加而增加.在0≤x≤1的范围内,BexZn1-xO合金具有直接带隙特征,且带隙的弯曲参数b缓慢增加.     

氧化钙高压弹性常数的理论计算

用平面波赝势密度泛函方法和准谐德拜模型,计算了面心立方结构氧化钙的弹性性质，得到的平衡晶格参数与实验值和其他理论值符合得较好. 还得到了0～170 GPa压力范围的弹性常数, 弹性模量及弹性各向异性参量, 与Tsuchiya和Kawamura的理论值相符.     

AlCrCuFeNi高熵合金的组织与硬度研究

利用真空电弧炉熔铸等摩尔比的AlCrCuFeNi高熵合金.X射线衍射分析与扫描电镜能谱分析表明,AlCrCuFeNi高熵合金具有面心立方和体心立方结构,合金铸态组织是典型的树枝晶,铬偏聚于晶内,而铜偏聚于枝晶间.AICrCuFeNi高熵合金具有高硬度与耐回火软化特性,铸态硬度为HV490,600℃退火后硬度还维持在HV420;高熵合金的铸态组织比较稳定.     

V_(2．1)TiNi_(0.4)Gd_x贮氢合金的结构和电化学性能研究

本论文开展了系列V2.1TiNi0.4Gdx(x=0,0.03,0.05,0.07,0.09)贮氢合金的相结构和电化学性能研究.测试结果表明,系列V2.1TiNi0.4Gdx合金均由体心立方结构的V基固溶体主相和第二相组成.当Gd含量x≤0.03时,合金的第二相为体心立方结构的TiNi基相;当Gd含量x>0.03时,第二相为GdNi5相,且主相的晶格常数随着x的增大而增大.添加Gd会降低V2.1TiNi0.4合金的活化性能、最大放电容量和高倍率放电性能,但在x＝0.05时,合金的循环稳定性略有提高,经过30次充放电循环后,其容量保持率为24.67%.     

等变形压加载下单晶铝fcc-bcc相变的分子动力学模拟

采用EAM势,利用分子动力学方法模拟了单晶铝在高速率等变形压加载条件下的fcc-bcc的结构相变.模拟结果表明,在等变形压加载条件下,单晶铝在加压至270GPa左右,体积缩小至0.55 V0时,由面心立方结构转变为体心立方结构.这一结果与第一原理计算的结果大致符合.     

退火温度对铝热法制备的TiCrFeMnNi高熵合金组织与硬度的影响

采用铝热法制备TiCrFeMnNi高熵合金,通过XRD、SEM、EPMA和硬度测试研究了铸态以及700、800、1 000℃退火后其组织和性能的变化.结果表明:铝热法制得的TiCrFeMnNi高熵合金为树枝晶结构,相组成包括体心立方相,面心立方相和σ相.铸态TiCrFeMnNi高熵合金的硬度可达615 HV.与铸态相比,随着退火温度的升高,σ析出相不断溶解,1 000℃退火后几乎完全溶解,硬度先明显上升后略有下降,分别为810、767、778 HV.     

单晶铪相变及力学性质的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法分别研究了高压下Hf的结构相变、电子结构和弹性性质。分析表明,Hf的六角密排α相在常温常压下比较稳定,但是随着压强增至18.77GPa,α相会相变为另外一种六角结构ω相,当压强增大至67.23GPa时,ω相又相变为体心立方β相。电子结构计算表明三种结构都呈现金属性,且5d轨道电子对其导电性能起主导作用。此外,研究还发现Hf在ω结构下,费米能级处的态密度随着压强的增加而增大。α-Hf的弹性常数、弹性模量、弹性波速等力学性能随着压强的增加有很明显的强化效应。     

γ'-(Ni1-xCox)3Al1-yTiy合金的力学性能的第一原理研究

通过密度泛函理论计算,研究了γ′-(Ni1-xCox)3Al1-yTiy(0x1,0.05y0.25)合金体系。合金体系的组分无序性采用相干势近似处理。分析合金在任意化学配比下Ti(5-25at.%),Co(0-100at.%)元素对合金力学性能、磁性以及相稳定性的影响。结果表明:随着Ti含量增加,晶格膨胀,弹性常数增大,形成焓降低,使L12结构更加稳定。Al位的Ti组分增加可以提高剪切模量和杨氏模量,Co组分增多会降低二者的数值。计算结果表明Co元素增强合金延展性,Ti元素增强L12相的稳定性。     

关于ErH2弹性性质及热力学性质的第一性原理研究

利用第一性原理平面波赝势密度泛函理论并结合准谐德拜模型计算了立方萤石结构ErH2在不同温度和压强下的弹性性质及热力学性质,在高温条件下,计算出的等体热容CV趋近于DulongPetit极限.得到了绝对零度,零压强下立方萤石结构ErH2的晶格常数为0.5232 nm,与实验值0.5230 nm非常接近;同时,还由不同的原胞体积计算出了该体系的E-V数据;从计算出的高压下的弹性常数,根据立方晶系的力学稳定性条件,推断出立方萤石结构ErH2的相变压力约为20 GPa,为高压条件下,关于ErH2结构的进一步实